隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展,人工電磁超表面結(jié)構(gòu)進(jìn)入人們的視線,這種新型的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)具有自然材料所不具有的特殊物理特性,因此超表面結(jié)構(gòu)目前已被深入地研究和廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。超表面可被理解為由周期分布的單元結(jié)構(gòu)根據(jù)特定規(guī)律組合而成的二維平面結(jié)構(gòu),通過其單元結(jié)構(gòu)在電磁波傳播過程中引入突變相位來控制電磁波波前,有效的對電磁波幅度和相位進(jìn)行調(diào)控。設(shè)計(jì)超表面來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的光學(xué)透鏡功能是超表面的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。鑒于此,本文設(shè)計(jì)微波段的相位疊加型超表面結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)具有不同功能的超表面透鏡,實(shí)現(xiàn)對電磁波人為調(diào)控。首先,本文對相位非連續(xù)的單元結(jié)構(gòu)在電磁波傳播過程中提供相位突變的機(jī)理進(jìn)行了研究。從幾何光學(xué)的基本原理出發(fā),結(jié)合費(fèi)馬原理和斯涅爾定律推導(dǎo)了廣義折射定律和反射定律,通過引入龐家萊球?qū)ancharatnam Berry（P-B）相位原理進(jìn)行分析,并提出了有關(guān)電磁波極化的相關(guān)概念。同時就有關(guān)本文設(shè)計(jì)的超表面透鏡產(chǎn)生的波束類型進(jìn)行了介紹。其次,本文基于廣義斯涅爾定理和P-B相位原理設(shè)計(jì)了單層帶條型和雙層開口環(huán)型兩種不同類型的單元結(jié)構(gòu)。其中單層帶條型單元實(shí)現(xiàn)了四種具有不同功能的相位疊加型超表面透鏡:（1）... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相位突變單元及其構(gòu)成的等相位面分布

圖 1-2 傳統(tǒng)透射光學(xué)器件、衍射光學(xué)器件及消球差超表面透鏡對比[21]種由介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)組合而成的二維消球差超表面透鏡，可以將不波匯聚于同一點(diǎn)處。另一方面，通過對單元結(jié)構(gòu)的大小即排列方變，便可實(shí)現(xiàn)其他功能的消球差超表面透鏡，如設(shè)計(jì)反射型超表光波段實(shí)現(xiàn) 60 nm 帶寬的波束匯聚[22]。國斯坦福大學(xué)先進(jìn)材料課題組通過仿真分析證明，交錯排列不同元件，不需要降低子元件的數(shù)值孔徑，便可實(shí)現(xiàn)多功能的光波個理論，他們提出了一種新型的多功能超表面透鏡，當(dāng)三種不同時入射超表面區(qū)域時，三種波長的出射波可匯聚于同一平面，同離，如圖 1-3 所示。

面透鏡實(shí)現(xiàn)空間不同點(diǎn)匯聚及色彩分離 1-3 空間成像超表面透鏡實(shí)現(xiàn)色彩分離出，完美的解決了傳統(tǒng)光學(xué)器件在軌道角動量（Orbital Angular Mom在光通信領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前，體積較大的光學(xué)透鏡在整個系統(tǒng)波束時，其成像結(jié)果較為不清晰，的超表面結(jié)構(gòu)進(jìn)入人們的視線，即前進(jìn)行控制。為了獲得渦旋波束，中累積的相位差，在設(shè)計(jì)超表面時，使得左旋圓極化入射波在通過超右旋圓極化波是能夠獲得所需的具 1-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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