基于介質(zhì)材料的超構(gòu)表面的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近些年來，超構(gòu)表面在一系列對電磁波的調(diào)控作用受到廣泛的關(guān)注，超構(gòu)表面的設(shè)計實現(xiàn)和如何有效地增加動態(tài)調(diào)控機制是非常重要的研究方向。當(dāng)光束經(jīng)過傳統(tǒng)的光學(xué)器件時，光束波陣面隨著光程的增加產(chǎn)生相應(yīng)的累積相位。超構(gòu)表面對光束調(diào)制的原理是在超構(gòu)表面上引入相位階躍。超構(gòu)表面的功能依賴于構(gòu)成超構(gòu)表面的天線單元。不同材料和不同形狀的天線都決定著超構(gòu)表面的性能。目前大部分超構(gòu)表面都是由耦合效率低和損耗高的金屬天線構(gòu)成，并且金屬天線超構(gòu)表面具有低效率透射工作

2、模式。本文研究基于長方體硅天線的超構(gòu)表面，并且對多種超構(gòu)表面光學(xué)器件性能的進行研究，包括線性偏振轉(zhuǎn)換器，光束偏折器，平面柱面鏡聚焦，動態(tài)調(diào)控焦距平面柱面鏡聚焦。
　　首先，利用電磁理論分析介質(zhì)材料顆粒的諧振特性，研究了介質(zhì)納米顆粒與電磁波相互作用的諧振響應(yīng)特性?；诮饘偬炀€結(jié)構(gòu)設(shè)計硅天線單元結(jié)構(gòu)，計算分析了硅天線在近紅外波段與電磁波相互作用的諧振特性。計算說明設(shè)計的硅天線在紅外波段產(chǎn)生了兩個諧振反射峰，提供了硅天線設(shè)計超構(gòu)表面的基

3、礎(chǔ)。
　　其次，基于硅天線在紅外波段的諧振特性，分析了各個幾何參數(shù)對硅天線的散射特性影響，得到了不同幾何參數(shù)組合的硅天線單元，為設(shè)計各種功能的相位型超構(gòu)表面提供了很好的基礎(chǔ)。利用選取出來的八個不同結(jié)構(gòu)硅天線，設(shè)計了不同功能的相位型超構(gòu)表面，計算了各個不同功能的超構(gòu)表面性能，得出了不同功能的超構(gòu)表面實現(xiàn)性能參數(shù)。利用向列液晶的溫度特性，設(shè)計并實現(xiàn)了動態(tài)調(diào)控焦距平面柱面鏡超構(gòu)表面。
　　最后，對設(shè)計的超構(gòu)表面進行樣品制備。利用電