近年來(lái),光學(xué)超構(gòu)材料作為一種新型人工材料引起了人們的廣泛關(guān)注。光學(xué)超構(gòu)材料在組分仍為傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上,通過(guò)人工設(shè)計(jì)亞波長(zhǎng)尺度的單元結(jié)構(gòu)(或稱“超構(gòu)原子”)來(lái)控制材料的有效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,從而表現(xiàn)出超越傳統(tǒng)材料的電磁響應(yīng)。盡管超構(gòu)材料為光學(xué)器件的設(shè)計(jì)提供了全新思路和實(shí)現(xiàn)方法,但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜受限于納米加工技術(shù),且在可見(jiàn)光范圍內(nèi)存在高損耗等問(wèn)題,三維超構(gòu)材料很難在光學(xué)波段得到實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題,超薄的光學(xué)超構(gòu)表面應(yīng)運(yùn)而生。光學(xué)超構(gòu)表面繼承了超構(gòu)材料亞波長(zhǎng)單元設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn),僅利用一層超構(gòu)原子即可靈活自由地調(diào)控光的振幅、相位、偏振、自旋和軌道角動(dòng)量等性質(zhì)。光學(xué)超構(gòu)表面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)直觀、易于加工、利于集成,極大地推動(dòng)了新型光學(xué)器件的發(fā)展。在線性光學(xué)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)光學(xué)聚焦、全息成像、光束整形等形形色色的功能。超構(gòu)表面在非線性光學(xué)領(lǐng)域也獲得了廣泛關(guān)注。非線性超構(gòu)表面由于其超薄特性而免于苛刻的相位匹配條件。同時(shí),非線性超構(gòu)表面能夠通過(guò)設(shè)計(jì)每個(gè)單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的非線性光的相位、振幅和偏振進(jìn)行操控,實(shí)現(xiàn)多種多樣的光學(xué)功能。該領(lǐng)域中,如何在超構(gòu)表面有限的厚度內(nèi)提高非線性轉(zhuǎn)換效率一直是相關(guān)研究的熱點(diǎn)。本論文...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的參數(shù)空間[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-1.2.1超構(gòu)材料根據(jù)材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的正負(fù)號(hào)，材料可以分為4類，其示意圖如圖1-1所示：圖1-1材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的參數(shù)空間[12]其中橫軸表示介電常數(shù)，豎軸表示磁導(dǎo)率，原點(diǎn)為0。第一類材料處于參數(shù)空間的第一象限，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率....

圖1-2光在相位梯度表面的傳播[18]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-1.2.2光學(xué)超構(gòu)表面三維超構(gòu)材料加工難度大、損耗高，限制了其實(shí)際應(yīng)用。而光學(xué)超構(gòu)表面是由亞波長(zhǎng)超構(gòu)原子構(gòu)成的二維表面，在繼承了超構(gòu)材料的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，具有體積孝集成度高等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛關(guān)注和研究。并實(shí)現(xiàn)了多種光學(xué)功能和應(yīng)用，例如超薄平坦透鏡[....

圖1-3高效率超構(gòu)表面全息[19]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-棒-介質(zhì)-金屬的三層結(jié)構(gòu)作為超構(gòu)原子，在反射模式下，偏離了共振波長(zhǎng)時(shí)這種結(jié)構(gòu)可有擁有低的歐姆損耗。同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)納米棒的尺寸，使得在寬帶范圍內(nèi)沿棒的長(zhǎng)軸方向偏振的光和短軸方向偏振的光的反射相位相差接近π，超構(gòu)原子近似為一個(gè)亞波長(zhǎng)尺寸的半波片。根....

圖1-4寬帶消色差超構(gòu)表面透鏡[6,13]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-并沒(méi)有討論各個(gè)頻率的光的群速度是否相同。將它應(yīng)用于短脈沖光的聚焦，脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度就可能被透鏡所展開(kāi)拉長(zhǎng)。2018年，W.T.Chen等在實(shí)現(xiàn)寬帶消色差的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了群色散的消除。這使得短脈沖光在聚焦前后的時(shí)間長(zhǎng)度保持一致，對(duì)于聚焦飛秒激光等短脈....

本文編號(hào)：3901469