發(fā)布時(shí)間：2021-01-19 14:07

　　電磁波振幅、相位、偏振態(tài)的任意操控是電磁學(xué)領(lǐng)域熱點(diǎn)研究課題。一直以來,一般都是通過在傳播路徑上的相位積累來達(dá)到對電磁波控制。但自然材料龐大的體積和較高的損耗,導(dǎo)致這種方法對電磁波的操控變得十分復(fù)雜與低效。超表面是二維形式的超材料,電磁波經(jīng)過超表面時(shí)會(huì)引入一個(gè)相位突變,能夠?qū)﹄姶挪ǖ牟ㄇ跋辔贿M(jìn)行操控。亞波長尺度的超表面結(jié)構(gòu)能有效的在較小的尺寸和很薄的厚度上實(shí)現(xiàn)對電磁波傳播方式的改變,突破了傳統(tǒng)材料體積上的限制。基于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同,可以實(shí)現(xiàn)對電磁波進(jìn)行任意需求的操控。本文根據(jù)梯度相位理論設(shè)計(jì)了幾類透射式亞波長周期型結(jié)構(gòu)的超表面來對THz波的透射波前相位進(jìn)行調(diào)控,以實(shí)現(xiàn)對THz波傳播方式的人工調(diào)控。首先,我們通過仿真設(shè)計(jì)了一組能夠在THz頻段產(chǎn)生響應(yīng)的V型諧振天線結(jié)構(gòu)單元。這些結(jié)構(gòu)單元對入射的THz波的極化具有調(diào)控能力,交叉極化透射波與入射的THz波會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相位突變,而不同結(jié)構(gòu)單元的相位突變的數(shù)值是不同的,通過人為的控住,可以形成不連續(xù)的梯度相位,相位的范圍可以覆蓋0到2。其次,根據(jù)費(fèi)馬原理和梯度相位理論,利用上述設(shè)計(jì)的一組V型金屬天線結(jié)構(gòu)單元,設(shè)計(jì)了三種超透鏡。金屬天線結(jié)構(gòu)單元根據(jù)實(shí)現(xiàn)功... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：46 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）自然材料與人工超材料組成單元的區(qū)別（b）微波人工超材料由于超材料（metamaterials）的物理性質(zhì)主要是由亞波長周期性結(jié)構(gòu)單元而

第 1 章 緒論律的一種可以用來控制電磁波傳播方式的新手段被提組最早提出超表面這一新概念[28-30]，該課題組設(shè)計(jì)了屬諧振單元,如圖 1.2（a）所示，圖中分別給出了仿真射電磁波各自的幅值和相位的突變大小。從結(jié)果中可度相當(dāng)，相位呈梯度變化。這些單元構(gòu)建了能夠在中梯度超表面，實(shí)現(xiàn)了異常折射的現(xiàn)象，從而將傳統(tǒng)的擴(kuò)展，稱為廣義斯?fàn)柖桑⑼ㄟ^實(shí)驗(yàn)證實(shí)了可以空間中電磁波傳播方向的任意角度的偏轉(zhuǎn)，如圖 1.2（不同的單元結(jié)構(gòu)空間排布設(shè)計(jì)了具有不同功能的超表、平面透鏡[31]及螺旋相位陣面等[32]，同時(shí)該課題組深突變的工作原理[31,32]。其他課題組基于超表面這一概念新結(jié)構(gòu)用來構(gòu)建各種功能的調(diào)控電磁波的超表面，但

第 1 章 緒論時(shí)的突變相位被稱為幾何相位（P-B 相位），這個(gè)超表面同樣定律，實(shí)現(xiàn)對入射圓偏振光異常偏折，并且研究發(fā)現(xiàn)這個(gè)超到可見光都保有優(yōu)良的魯棒性。同年復(fù)旦大學(xué)周磊[34]課題拋物線排布的反射式聚焦面，如圖 1.3（c）和（d）。該課題組的“H”形單元構(gòu)建了能夠?qū)崿F(xiàn)反射式聚焦的超表面，該反射式毫米波實(shí)現(xiàn)聚焦。2013 年，Nathaniel 等[35]設(shè)計(jì)了基于法布里效透射式線偏振轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，如圖 1.3（e）和（f），結(jié)構(gòu)前后行選擇，可以透過交叉偏振光，反射共偏振光，使電磁波多，實(shí)現(xiàn)了具有高效率的透射式異常偏折超表面。2014 年，Ni互補(bǔ)原理設(shè)計(jì)的 V 型狹縫天線，提出了等離子體激元型超表度上實(shí)現(xiàn)了對可見光波段超短焦距的光束聚焦。( a )( b)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用介質(zhì)超材料控制太赫茲波的振幅和相位[J]. 張學(xué)遷,張慧芳,田震,谷建強(qiáng),歐陽春梅,路鑫超,韓家廣,張偉力.  紅外與激光工程. 2016(04)
[2]太赫茲通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其軍事應(yīng)用展望[J]. 王康年,劉紅云,盧明倫,李常春,嚴(yán)鑫.  無線電通信技術(shù). 2014(05)



本文編號：2987135