超表面是一種二維的,亞波長(zhǎng)尺寸的電磁人工材料,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波偏振、振幅、相位等特性的有效操控。透射型金屬超表面由于歐姆損耗,在可見(jiàn)光與近紅外波段的效率很低。介質(zhì)惠更斯超表面能克服歐姆損耗的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)更高的反射/透射效率。但目前基于相位操控的透射型超表面主要是通過(guò)改變納米結(jié)構(gòu)的高度來(lái)更進(jìn)一步地提高超表面的效率,這大大增加了加工的難度。因此,為了提高超表面的相位操控和透射效率,本文基于近紅外830nm提出了一種非周期性的惠更斯超表面結(jié)構(gòu)。本論文使用時(shí)域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD),針對(duì)超透鏡效率等問(wèn)題展開(kāi)了一系列的研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.構(gòu)建幾何模型,依據(jù)硅、二氧化硅的材料參數(shù),利用結(jié)構(gòu)的散射參數(shù),分析納米結(jié)構(gòu)尺寸與偶極子共振的規(guī)律,設(shè)計(jì)出具有0-2π全相空間范圍內(nèi)高透過(guò)率的超原子庫(kù),并對(duì)其中的超原子完成特性分析(電/磁極化率、Q因子、誤差分析);2.根據(jù)相位函數(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的超表面結(jié)構(gòu)(光束偏轉(zhuǎn)、超透鏡、二次透鏡),在830nm,對(duì)于光束偏轉(zhuǎn)元件,實(shí)現(xiàn)了光束的偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度與理論值一致,效率也高于周期性結(jié)構(gòu)的超表面元件;對(duì)非周期性超...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 電磁超材料與超表面
    1.2 超表面研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 超表面設(shè)計(jì)理論及仿真方法
    2.1 電磁納米結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析
    2.2 超原子散射參數(shù)
    2.3 廣義斯涅爾定理
    2.4 時(shí)域有限差分算法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于惠更斯效應(yīng)的超原子設(shè)計(jì)
    3.1 超原子設(shè)計(jì)
    3.2 超原子選擇及特性分析
        3.2.1 電磁極化率
        3.2.2 Q因子
    3.3 超原子尺寸誤差分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 超表面構(gòu)建
    4.1 光束偏轉(zhuǎn)器
    4.2 超透鏡
        4.2.1 周期性超透鏡
        4.2.2 焦距f對(duì)透鏡特性的影響
        4.2.3 口徑D對(duì)透鏡特性的影響
        4.2.4 F數(shù)對(duì)透鏡特性的影響
        4.2.5 總結(jié)
    4.3 二次超透鏡的設(shè)計(jì)仿真
        4.3.1 基本原理
        4.3.2 二次超透鏡特性的影響因素
        4.3.3 二次超透鏡的復(fù)眼特性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 器件加工與表征
    5.1 器件樣品加工
    5.2 表征光路設(shè)計(jì)與搭建
    5.3 樣品性能表征
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所獲成果



本文編號(hào)：3868350