超構表面（metasurface）是一種通過人工設計的微納米結構調(diào)控入射電磁波的諧振來控制波前的相位、偏振以及振幅的新型超薄的平面光學元件,其新穎的工作機制和靈活多變的結構設計形式為其在光電領域的應用提供了廣闊的前景。然而,制備好的光學器件會因為結構尺寸的固定導致光學響應范圍的固定,這將極大的限制超構表面的實際應用。因此,動態(tài)可調(diào)超構表面的研究就顯得尤為重要。在超構表面設計過程中加入能使電磁波敏感的主動因素,就能對結構系統(tǒng)產(chǎn)生敏感的調(diào)控,而結構對電磁波調(diào)控的宏觀反應則體現(xiàn)在功能器件光學響應的變化上。本文的研究內(nèi)容為光學超構表面的設計及動態(tài)調(diào)控研究,在研究過程中設計了對應功能的超構表面結構系統(tǒng),通過外界折射率變化、應力拉伸變形、化學方法轉(zhuǎn)化三種調(diào)控方式對電磁波形成調(diào)控。雖然不同的調(diào)控方式對應不同的結構設計以及不同的應用領域,但是整體的動態(tài)調(diào)控都是基于耦合機制產(chǎn)生的,而本文設計的超構表面結構系統(tǒng)可以通過模式之間的多體耦合以及結構單元與入射電磁波的耦合作用產(chǎn)生工作。如何利用外界主動因素對設計的結構系統(tǒng)的耦合機制產(chǎn)生最敏感、最高效的調(diào)控,則是光學超構表面動態(tài)調(diào)控研究的主要內(nèi)容。當然,隨著本文中... 

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

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 可調(diào)控超構表面的發(fā)展概況
        1.2.1 超構表面的發(fā)展簡介
        1.2.2 溫度調(diào)控的超構表面
        1.2.3 機械調(diào)控的超構表面
        1.2.4 化學轉(zhuǎn)化調(diào)控的超構表面
        1.2.5 電調(diào)控的超構表面
    1.3 目前研究存在的問題與不足
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗與測試方法
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗設備
    2.3 數(shù)值模擬計算
        2.3.1 建立模型
        2.3.2 光譜圖和場分布圖的分析
    2.4 薄膜的制備與表征
        2.4.1 薄膜的制備方法
        2.4.2 薄膜的表征方法
    2.5 結構的制備與表征
        2.5.1 結構的制備方法
        2.5.2 結構的表征方法
第3章 強耦合增強磁諧振的等離子體傳感器
    3.1 引言
    3.2 強耦合模型的建立與分析
        3.2.1 基本結構的設計
        3.2.2 模型的建立與數(shù)值模擬的結果
        3.2.3 數(shù)值模擬結果的理論分析
    3.3 等離子體超構表面的制備與表征
        3.3.1 光柵結構的制備
        3.3.2 結構的表征
    3.4 外界折射率調(diào)控的等離子體超構表面?zhèn)鞲衅?br>        3.4.1 等離體傳感器的設計
        3.4.2 等離體傳感器的測量與應用
    3.5 本章小結
第4章 基于柔性基底應力變形的結構色動態(tài)調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 應力拉伸變形對結構色的調(diào)控機制
        4.2.1 可調(diào)控超構表面模型的建立
        4.2.2 偏振不敏感的響應機制
        4.2.3 不同拉伸量下的數(shù)值模擬
    4.3 可調(diào)控超構表面器件的制備流程與表征
        4.3.1 可調(diào)控器件的制備流程
        4.3.2 超構表面結構的表征
    4.4 可調(diào)控光學超構表面結構器件的應用
        4.4.1 通過機械拉伸調(diào)控的全光譜顯示
        4.4.2 信息的顯示和隱藏
    4.5 本章小結
第5章 化學轉(zhuǎn)化法調(diào)控的鹵化鉛鈣鈦礦超構表面
    5.1 引言
    5.2 鈣鈦礦薄膜的制備與表征
        5.2.1 鈣鈦礦材料的選取
        5.2.2 鈣鈦礦薄膜的制備過程
        5.2.3 鈣鈦礦薄膜的表征
    5.3 鈣鈦礦超構表面的設計與實現(xiàn)
        5.3.1 廣義斯涅爾定律和瓊斯矩陣
        5.3.2 鈣鈦礦超構表面的設計
        5.3.3 鈣鈦礦超構表面的制備與表征
    5.4 鈣鈦礦超構表面可調(diào)控的全息投影成像
        5.4.1 全息投影的設計與實驗驗證
        5.4.2 可調(diào)控的全息投影成像
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3573868