本文關(guān)鍵詞：亞波長線偏振光柵陣列及全斯托克斯偏振器陣列的理論與實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：偏振作為光的基本屬性之一,包含著被測物體的眾多特征信息,隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展,將偏振探測技術(shù)與成像技術(shù)相結(jié)合的偏振成像技術(shù)在目標(biāo)識別方面有著越來越重要的作用,獲取目標(biāo)偏振信息成為偏振成像技術(shù)的重中之重。本文提出并研究了一種紅外波段(3μm-5μm)的基于亞波長雙層金屬光柵的像素式微型線偏振陣列以及一種近紅外波段(1.6μm)的新型像素式全斯托克斯偏振成像陣列。利用等效介質(zhì)理論和時域有限差分的數(shù)值計算方法,詳細(xì)研究了器件在工作波段的偏振傳輸特性。主要工作和成果如下:(1)詳細(xì)介紹了亞波長金屬光柵偏振特性的理論和設(shè)計方法以及實驗制備技術(shù)。設(shè)計了一種帶有過渡層的雙層金屬光柵,利用時域有限差分法對光柵參數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化,獲得結(jié)構(gòu)最佳參數(shù),并將其應(yīng)用在像素式微型線偏振器陣列中,可以同時獲取物體不同方向的偏振信息,實現(xiàn)對物體的線偏振成像。理論表明所提出的雙層金屬光柵不僅可以具有較高的透過率(89%)和消光比(58dB),而且其對占空比,金屬光柵高度以及過渡層高度具有很高的容忍度,大大降低了實驗制備難度。利用激光直寫設(shè)備制作了多取向(偏振方向分別為0°,45°,90°以及135°)的周期為300nm的雙層金屬光柵陣列,并對樣品性能進(jìn)行了檢測,測試表明在波長3μm-5μm處透過率高于46%,消光比大于23.8dB。(2)提出并模擬設(shè)計了一種新型的全Stokes矢量微型偏振器陣列。通過在硅基底上設(shè)計基于手性金屬結(jié)構(gòu)的圓偏振器與金屬線偏振光柵集成,可用于實時的全Stokes偏振成像。此手性結(jié)構(gòu)的圓偏振器在1.6μm波段可以阻止左旋圓偏振光通過,而使右旋圓偏振光通過,實現(xiàn)了高效左右旋圓偏振光的區(qū)分作用;不同取向的金屬光柵可以獲得物體不同方向的線偏振信息。同時,由于圓偏振器的結(jié)構(gòu)與線性光柵類似,可以通過相同的實驗平臺和工藝進(jìn)行制備。通過數(shù)值模擬,研究了圓偏振器各參數(shù)對偏振器性能的影響,獲得了圓偏振器的最佳參數(shù)。數(shù)值模擬結(jié)果表明,在1.6μm波長處,右旋圓偏振光的透過率可達(dá)60%,圓偏振器的二向色性可達(dá)56%,線偏振光柵(周期200nm)的消光比可達(dá)56dB,TM偏振光透過率可達(dá)85%,具有很好的偏振性能。
【關(guān)鍵詞】：偏振成像 雙層金屬光柵 像素式微型偏振器陣列 全斯托克斯偏振成像 時域有限差分法
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN25;O436.3
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 偏振成像器件研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 亞波長金屬光柵研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 像素式微型線偏振器陣列研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 全Stokes矢量偏振成像器件的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 像素式微型偏振器陣列的理論基礎(chǔ)22-27
• 2.1 偏振光的Stokes矢量描述22-23
• 2.2 亞波長金屬光柵工作原理23
• 2.3 等效介質(zhì)理論23-24
• 2.4 時域有限差分法（FDTD）24-27
• 第三章 基于雙層金屬光柵的多取向線偏振陣列理論與設(shè)計27-36
• 3.1 引言27-28
• 3.2 光柵基底材料的選擇28
• 3.3 硅基紅外波段（3-5μm）亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)28-29
• 3.4 亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化29-32
• 3.4.1 亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)中過渡層厚度（H3）的優(yōu)化29-30
• 3.4.2 亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)中介質(zhì)光柵厚度（H2）的優(yōu)化30-31
• 3.4.3 亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)中金屬光柵高度（H1）的優(yōu)化31
• 3.4.4 亞波長雙層金屬光柵結(jié)構(gòu)中占空比DC的優(yōu)化31-32
• 3.5 亞波長雙層金屬光柵典型的優(yōu)化結(jié)果32-33
• 3.6 亞波長雙層金屬光柵與傳統(tǒng)金屬光柵結(jié)構(gòu)的性能比較33-35
• 3.7 本章小結(jié)35-36
• 第四章 基于亞波長金屬光柵的像素式微型偏振器陣列實驗制備及測試36-48
• 4.1 實驗流程基本介紹36-41
• 4.2 實驗電鏡測試及性能檢測41-47
• 4.2.1 電鏡測試41-44
• 4.2.2 性能測試44-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 像素式全Stokes矢量微型偏振器陣列的設(shè)計48-61
• 5.1 引言48-51
• 5.2 像素式全Stokes矢量微型偏振器陣列結(jié)構(gòu)51-52
• 5.3 手性金屬結(jié)構(gòu)圓偏振器參數(shù)優(yōu)化52-59
• 5.4 與手性金屬圓偏振器相匹配的線光柵偏振器59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文67-68
• 致謝68-69

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許福運,李敏,譚均明,李國華;方解石圓退偏振器研究[J];光電子·激光;1990年02期

2 許福運;譚均明;李敏;李國華;;石英光楔退偏振器研究[J];應(yīng)用光學(xué);1990年06期

3 李國華;許福運;;石英單板退偏振器[J];曲阜師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1990年02期

4 許福運,李國華;退偏振器研究的歷史現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J];光學(xué)儀器;1995年02期

5 張登玉,郭萍;光學(xué)偏振器的量子邏輯功能[J];激光雜志;2000年05期

6 孫國明;滕霖;陳平;汪鋒;馬海全;;光纖偏振器制作技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];航空精密制造技術(shù);2010年01期

7 中國科學(xué)院物理研究所101組 ,黃潮;大孔徑玻片堆偏振器[J];量子電子學(xué);1985年01期

8 吳松章,許福運,李敏,崔元明,李國華;云母、方解石雙板退偏振器研究[J];光電子·激光;1990年02期

9 譚均明,許福運,李敏,吳松章,李國華;石英雙光楔退偏振器研制[J];光電子·激光;1990年02期

10 許福運,李敏;方解石單板退偏振器[J];光電子·激光;1990年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王衛(wèi)華;邱怡申;陳智浩;;消色差復(fù)合圓偏振器的優(yōu)化設(shè)計[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

2 嚴(yán)震;陳華;;一種可應(yīng)用于光纖偏振模測試的單模光纖寬帶偏振器[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

3 張立春;李清山;鄭萌萌;吳福全;呂磊;王彩鳳;齊紅霞;;銅/多孔鋁納米有序陣列的近紅外偏振特性研究[A];2006年全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會會議文集（E 光電子器件技術(shù)專題）[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張巍巍;美開發(fā)出彩色等離子偏振器[N];科技日報;2012年

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1 宋寶生;高性能三明治結(jié)構(gòu)線柵偏振器的研究[D];南京大學(xué);2013年

2 李彬;成像式仿生偏振導(dǎo)航裝置的設(shè)計與開發(fā)[D];大連理工大學(xué);2015年

3 陳金鵬;基于SPR原理的熔錐型光纖偏振器研究[D];黑龍江大學(xué);2014年

4 張少先;基于SPR原理的D型光纖偏振器研究[D];黑龍江大學(xué);2014年

5 縱婷;金屬螺旋圓偏振器的原理研究和優(yōu)化設(shè)計[D];重慶大學(xué);2015年

6 王長江;亞波長線偏振光柵陣列及全斯托克斯偏振器陣列的理論與實驗研究[D];蘇州大學(xué);2016年

7 余楊;螺旋金屬線柵圓偏振器的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 袁玉霞;太赫茲波雷達(dá)偏振器的仿真研究[D];鄭州大學(xué);2009年

9 張娜;面向仿生微納導(dǎo)航系統(tǒng)的偏振器研究[D];大連理工大學(xué);2006年

10 金秋楓;近紅外波段金屬線柵偏振器的設(shè)計與制作[D];蘇州大學(xué);2013年

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