振幅、相位和極化方式是電磁波的三個基本參量,傳統(tǒng)材料可以實現(xiàn)對這三個參量的控制,但通常比較笨重。最近關(guān)于超表面（一種二維的超材料）的研究進(jìn)展使得我們能夠以前所未有的方式操控電磁波。超表面材料通過在二維平面上適當(dāng)?shù)牟贾脕啿ㄩL單元結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對電磁波的振幅、相位和極化方式的調(diào)控,可以實現(xiàn)任意的電磁波前。超表面器件甚至可以實現(xiàn)傳統(tǒng)天然光學(xué)材料無法實現(xiàn)的奇異電磁性能。同時,這些超表面器件具有極高的緊湊性。人造超表面材料引起了廣泛的關(guān)注。本文針對目前超表面器件的兩個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究:一、超表面器件的色差問題。由于其對電磁波操控方式很特殊,使得多個波長或者一定帶寬的電磁波之間的參量調(diào)節(jié)具有一定的相關(guān)性,然而超表面單元結(jié)構(gòu)的周期是固定的。因此,在解決某些聚焦、成像等問題上,不可避免的會出現(xiàn)色差問題。目前我們可以通過多種亞波長單元結(jié)構(gòu)組合成一個超表面器件的方式來在一定程度上實現(xiàn)消色差的功能。本文的第三章提出了一種以雙開口圓環(huán)為單元結(jié)構(gòu)的超表面材料。這種單元結(jié)構(gòu)內(nèi)外環(huán)之間的角度差的變化可以打破一定帶寬內(nèi)各個波長之間的相關(guān)性。通過調(diào)節(jié)空間指向角與內(nèi)外環(huán)之間的角度差,可以獲得大量的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。利用粒子群優(yōu)化算... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒言
    1.1 引言
    1.2 傳統(tǒng)微波技術(shù)與電磁超表面概述
        1.2.1 傳統(tǒng)微波元器件
        1.2.2 亞波長結(jié)構(gòu)與超表面
    1.3 人工電磁超表面的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超表面與消色差
        1.3.2 多功能超表面
    1.4 研究目標(biāo)及基本思路
    1.5 文章章節(jié)安排
第2章 亞波長結(jié)構(gòu)與超表面的基本理論和研究方法
    2.1 引言
    2.2 亞波長結(jié)構(gòu)與超表面的基本原理
        2.2.1 電路型亞波長結(jié)構(gòu)原理
        2.2.2 幾何相位型亞波長結(jié)構(gòu)原理
    2.3 超表面結(jié)構(gòu)的研究方法
        2.3.1 等效電路理論
        2.3.2 等效介質(zhì)理論與S參數(shù)反演法
        2.3.3 CST仿真模擬軟件
        2.3.4 粒子群優(yōu)化算法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于廣義折反射定律的輕量化大口徑平面消色差超表面透鏡
    3.1 輕量化大口徑平面消色差超表面透鏡簡介
    3.2 雙層嵌套型雙開口細(xì)環(huán)的亞波長單元結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.1 亞波長結(jié)構(gòu)介紹
        3.2.2 亞波長結(jié)構(gòu)消色差效果的實現(xiàn)原理與仿真效果
    3.3 大口徑平面消色差透鏡的設(shè)計與仿真結(jié)果
    3.4 大口徑平面消色差透鏡系統(tǒng)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 雙波段非對稱傳輸?shù)碾p功能超表面
    4.1 雙波段非對稱傳輸?shù)碾p功能超表面簡介
    4.2 亞波長單元結(jié)構(gòu)
        4.2.1 亞波長單元結(jié)構(gòu)與其調(diào)相功能的仿真結(jié)果
        4.2.2 非對稱傳輸功能的仿真結(jié)果
    4.3 超表面系統(tǒng)的仿真與實驗結(jié)果
        4.3.1 成像系統(tǒng)簡介
        4.3.2 成像編碼
        4.3.3 仿真與實驗結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 主要工作
    5.2 主要創(chuàng)新點
    5.3 還需解決的問題
    5.4 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]High-efficiency multi-wavelength metasurface with complete independent phase control[J]. 嚴(yán)璟,郭迎輝,蒲明博,李雄,馬曉亮,羅先剛.  Chinese Optics Letters. 2018(05)
[2]衍射極限尺度下的亞波長電磁學(xué)[J]. 蒲明博,王長濤,王彥欽,羅先剛.  物理學(xué)報. 2017(14)
[3]超表面相位調(diào)控原理及應(yīng)用[J]. 李雄,馬曉亮,羅先剛.  光電工程. 2017(03)
[4]廣義折反射定律[J]. 趙澤宇,蒲明博,王彥欽,羅先剛.  光電工程. 2017(02)
[5]電磁超構(gòu)材料色散調(diào)控研究進(jìn)展[J]. 郭迎輝,蒲明博,馬曉亮,李雄,羅先剛.  光電工程. 2017(01)
[6]Principles of electromagnetic waves in metasurfaces[J]. LUO XianGang.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(09)
[7]矩形切角超寬頻帶微帶天線[J]. 邵遠(yuǎn),車仁信,陳宏然.  微型機(jī)與應(yīng)用. 2010(04)
[8]一種U型寬帶微帶天線的設(shè)計與制作[J]. 車仁信,紀(jì)穎,劉廣生.  大連交通大學(xué)學(xué)報. 2007(01)



本文編號：3403864