發(fā)布時間：2024-02-17 23:03

　　近年來,光學超構材料作為一種新型人工材料引起了人們的廣泛關注。光學超構材料在組分仍為傳統(tǒng)材料的基礎上,通過人工設計亞波長尺度的單元結構(或稱“超構原子”)來控制材料的有效介電常數(shù)和磁導率,從而表現(xiàn)出超越傳統(tǒng)材料的電磁響應。盡管超構材料為光學器件的設計提供了全新思路和實現(xiàn)方法,但由于其結構復雜受限于納米加工技術,且在可見光范圍內(nèi)存在高損耗等問題,三維超構材料很難在光學波段得到實際應用。針對這些問題,超薄的光學超構表面應運而生。光學超構表面繼承了超構材料亞波長單元設計的優(yōu)點,僅利用一層超構原子即可靈活自由地調(diào)控光的振幅、相位、偏振、自旋和軌道角動量等性質(zhì)。光學超構表面結構簡單、設計直觀、易于加工、利于集成,極大地推動了新型光學器件的發(fā)展。在線性光學領域已實現(xiàn)光學聚焦、全息成像、光束整形等形形色色的功能。超構表面在非線性光學領域也獲得了廣泛關注。非線性超構表面由于其超薄特性而免于苛刻的相位匹配條件。同時,非線性超構表面能夠通過設計每個單元,實現(xiàn)對產(chǎn)生的非線性光的相位、振幅和偏振進行操控,實現(xiàn)多種多樣的光學功能。該領域中,如何在超構表面有限的厚度內(nèi)提高非線性轉(zhuǎn)換效率一直是相關研究的熱點。本論文...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1材料的介電常數(shù)和磁導率的參數(shù)空間[12]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-2-1.2.1超構材料根據(jù)材料的介電常數(shù)和磁導率的正負號，材料可以分為4類，其示意圖如圖1-1所示：圖1-1材料的介電常數(shù)和磁導率的參數(shù)空間[12]其中橫軸表示介電常數(shù)，豎軸表示磁導率，原點為0。第一類材料處于參數(shù)空間的第一象限，其介電常數(shù)和磁導率....

圖1-2光在相位梯度表面的傳播[18]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-1.2.2光學超構表面三維超構材料加工難度大、損耗高，限制了其實際應用。而光學超構表面是由亞波長超構原子構成的二維表面，在繼承了超構材料的優(yōu)點的同時，具有體積孝集成度高等優(yōu)點，獲得了廣泛關注和研究。并實現(xiàn)了多種光學功能和應用，例如超薄平坦透鏡[....

圖1-3高效率超構表面全息[19]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-棒-介質(zhì)-金屬的三層結構作為超構原子，在反射模式下，偏離了共振波長時這種結構可有擁有低的歐姆損耗。同時，通過設計納米棒的尺寸，使得在寬帶范圍內(nèi)沿棒的長軸方向偏振的光和短軸方向偏振的光的反射相位相差接近π，超構原子近似為一個亞波長尺寸的半波片。根....

圖1-4寬帶消色差超構表面透鏡[6,13]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-并沒有討論各個頻率的光的群速度是否相同。將它應用于短脈沖光的聚焦，脈沖的時間長度就可能被透鏡所展開拉長。2018年，W.T.Chen等在實現(xiàn)寬帶消色差的同時，實現(xiàn)了群色散的消除。這使得短脈沖光在聚焦前后的時間長度保持一致，對于聚焦飛秒激光等短脈....

本文編號：3901469