超表面是一種二維的,亞波長尺寸的電磁人工材料,可以實現(xiàn)對電磁波偏振、振幅、相位等特性的有效操控。透射型金屬超表面由于歐姆損耗,在可見光與近紅外波段的效率很低。介質惠更斯超表面能克服歐姆損耗的問題,實現(xiàn)更高的反射/透射效率。但目前基于相位操控的透射型超表面主要是通過改變納米結構的高度來更進一步地提高超表面的效率,這大大增加了加工的難度。因此,為了提高超表面的相位操控和透射效率,本文基于近紅外830nm提出了一種非周期性的惠更斯超表面結構。本論文使用時域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD),針對超透鏡效率等問題展開了一系列的研究。具體研究內容如下:1.構建幾何模型,依據(jù)硅、二氧化硅的材料參數(shù),利用結構的散射參數(shù),分析納米結構尺寸與偶極子共振的規(guī)律,設計出具有0-2π全相空間范圍內高透過率的超原子庫,并對其中的超原子完成特性分析(電/磁極化率、Q因子、誤差分析);2.根據(jù)相位函數(shù)設計相應的超表面結構(光束偏轉、超透鏡、二次透鏡),在830nm,對于光束偏轉元件,實現(xiàn)了光束的偏轉,偏轉角度與理論值一致,效率也高于周期性結構的超表面元件;對非周期性超...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 電磁超材料與超表面
    1.2 超表面研究進展
    1.3 本文主要研究內容
第二章 超表面設計理論及仿真方法
    2.1 電磁納米結構的動力學分析
    2.2 超原子散射參數(shù)
    2.3 廣義斯涅爾定理
    2.4 時域有限差分算法
    2.5 本章小結
第三章 基于惠更斯效應的超原子設計
    3.1 超原子設計
    3.2 超原子選擇及特性分析
        3.2.1 電磁極化率
        3.2.2 Q因子
    3.3 超原子尺寸誤差分析
    3.4 本章小結
第四章 超表面構建
    4.1 光束偏轉器
    4.2 超透鏡
        4.2.1 周期性超透鏡
        4.2.2 焦距f對透鏡特性的影響
        4.2.3 口徑D對透鏡特性的影響
        4.2.4 F數(shù)對透鏡特性的影響
        4.2.5 總結
    4.3 二次超透鏡的設計仿真
        4.3.1 基本原理
        4.3.2 二次超透鏡特性的影響因素
        4.3.3 二次超透鏡的復眼特性
    4.4 本章小結
第五章 器件加工與表征
    5.1 器件樣品加工
    5.2 表征光路設計與搭建
    5.3 樣品性能表征
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間所獲成果



本文編號：3868350