相較于傳統(tǒng)光學(xué)透鏡,超透鏡具有對(duì)光的可操縱性強(qiáng)、設(shè)計(jì)靈活和易于集成化等眾多優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)光學(xué)依賴光路中逐漸積累的相位變化,而基于廣義斯涅爾定律的超表面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波相位、振幅和偏振的任意操控,促進(jìn)了納米光學(xué)的飛速發(fā)展�；陔娊橘|(zhì)的超表面具有透射率高和亞波長尺度高深寬比的特點(diǎn),而PB相位可以通過旋轉(zhuǎn)光軸實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉圓偏振光的相位調(diào)控,有著單元設(shè)計(jì)相對(duì)簡單,器件容易加工等優(yōu)點(diǎn)。本文主要對(duì)兩種機(jī)理的超表面進(jìn)行理論和設(shè)計(jì)研究,并對(duì)平面超透鏡的加工工藝進(jìn)行了探索:1、基于電介質(zhì)的消色差超透鏡設(shè)計(jì)。探究了單個(gè)單元對(duì)光局部波前的調(diào)控作用,并通過有限時(shí)域差分（FDTD）進(jìn)行了單元形狀尺寸的設(shè)計(jì)。依據(jù)透鏡的相位分布分別設(shè)計(jì)了兩種波長的聚焦透鏡,并通過組合的方式實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波長的消色差透鏡。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)波段都具有一定的消色差效果。2、基于PB相位等離子體超透鏡設(shè)計(jì)。對(duì)PB相位調(diào)控圓偏振光進(jìn)行了理論分析,探究了矩形孔單元對(duì)轉(zhuǎn)換效率的影響以及矩形孔旋轉(zhuǎn)角對(duì)交叉偏振光所攜帶PB相位的關(guān)系。依據(jù)透鏡的相位分布設(shè)計(jì)了聚焦透鏡,基于FDTD的仿真計(jì)算表明超透鏡的焦距與設(shè)計(jì)值偏差約為2.5%,焦點(diǎn)半高寬（FWHM）... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１左手超材料（ＬＨＭ）樣品的照片

?第一章緒論???相交處，從Ａ到Ｂ有藍(lán)色和紅色兩條光路，當(dāng)入射光為平面波時(shí)，假設(shè)這兩條??光路無限接近實(shí)際的光路，那么他們之間的相位差為零，因此超表面需要提供ｄｄ＞??的相位突變。所以只要沿著界面引入適當(dāng)?shù)牟贿B續(xù)的相位梯度，折射光束的方向??可以是任意的。??Ａ＼＾??圖１．２用來推導(dǎo)廣義斯涅爾折射定律的原理圖【７］??不同于之前的學(xué)者們使用復(fù)雜的超材料實(shí)現(xiàn)，他們提出的是如何通過巧妙的??諧振器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的界面上的相位梯度改變。光學(xué)諧振器發(fā)射和入射之間的相??移在諧振過程中有很明顯的變化，可以通過對(duì)陣列中的諧振器的幾何形狀和頻率??響應(yīng)進(jìn)行空間裁剪來實(shí)現(xiàn)所需要的沿著界面的不連續(xù)梯度相位，并最終選擇了金??納米棒構(gòu)成的Ｖ形天線，如圖１．３所示。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)波前的完全控制，Ｖ形納米??ｙ?＇／｜?（?Ｉ?＼?＾?＾?＾??Ｚ?各備?＇■＊?吻、％?１?Ｉ?？?ｐ??４〇?１?｜￣一—不一．?ｒ?一＇?１??Ｉ—＾??〇?ｒ／８?ｒ／４?３ｒ７８?ｒ／２?ｓｒ／８?３ｒ／４?７ｒ／８??ｘ??圖１．３圓柱形截面的金棒組成的Ｖ形納米天線陣列構(gòu)成的超表面Ｉ７］??天線需要能夠提供〇到２７１范圍的相移，同時(shí)保持散射的振幅較大，因此他們使??用了?Ｖ形天線的雙共振特性。首先他們對(duì)不同長度和不同角度的金納米棒所調(diào)??４??

?第一章緒論???相交處，從Ａ到Ｂ有藍(lán)色和紅色兩條光路，當(dāng)入射光為平面波時(shí)，假設(shè)這兩條??光路無限接近實(shí)際的光路，那么他們之間的相位差為零，因此超表面需要提供ｄｄ＞??的相位突變。所以只要沿著界面引入適當(dāng)?shù)牟贿B續(xù)的相位梯度，折射光束的方向??可以是任意的。??Ａ＼＾??圖１．２用來推導(dǎo)廣義斯涅爾折射定律的原理圖【７］??不同于之前的學(xué)者們使用復(fù)雜的超材料實(shí)現(xiàn)，他們提出的是如何通過巧妙的??諧振器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的界面上的相位梯度改變。光學(xué)諧振器發(fā)射和入射之間的相??移在諧振過程中有很明顯的變化，可以通過對(duì)陣列中的諧振器的幾何形狀和頻率??響應(yīng)進(jìn)行空間裁剪來實(shí)現(xiàn)所需要的沿著界面的不連續(xù)梯度相位，并最終選擇了金??納米棒構(gòu)成的Ｖ形天線，如圖１．３所示。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)波前的完全控制，Ｖ形納米??ｙ?＇／｜?（?Ｉ?＼?＾?＾?＾??Ｚ?各備?＇■＊?吻、％?１?Ｉ?？?ｐ??４〇?１?｜￣一—不一．?ｒ?一＇?１??Ｉ—＾??〇?ｒ／８?ｒ／４?３ｒ７８?ｒ／２?ｓｒ／８?３ｒ／４?７ｒ／８??ｘ??圖１．３圓柱形截面的金棒組成的Ｖ形納米天線陣列構(gòu)成的超表面Ｉ７］??天線需要能夠提供〇到２７１范圍的相移，同時(shí)保持散射的振幅較大，因此他們使??用了?Ｖ形天線的雙共振特性。首先他們對(duì)不同長度和不同角度的金納米棒所調(diào)??４??


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