超透鏡因易于小型化、集成化,具有替代傳統(tǒng)透鏡的廣闊應(yīng)用前景。而超透鏡的制備嚴(yán)重依賴于電子束光刻方法,制備效率低且運(yùn)行成本昂貴,難以實(shí)現(xiàn)大幅面超透鏡的快速制備,嚴(yán)重阻礙了超透鏡的推廣應(yīng)用。本文提出了空間光闌與位相光學(xué)元件聯(lián)合調(diào)制的傅立葉變換光學(xué)系統(tǒng),并根據(jù)傅立葉變換性質(zhì)、幾何光線傳播原理分析了系統(tǒng)成像面的干涉光場(chǎng)輸出特性;分析了空間光闌分時(shí)變化、位相光學(xué)元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),系統(tǒng)成像面干涉光場(chǎng)的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,明晰了成像面干涉光場(chǎng)的動(dòng)態(tài)生成原理,實(shí)現(xiàn)了干涉光場(chǎng)分布區(qū)域、結(jié)構(gòu)參量的實(shí)時(shí)調(diào)控,為空間變參量微納結(jié)構(gòu)的快速制備提供理論基礎(chǔ)。針對(duì)基于Pancharatnam-Berry位相原理的超透鏡,設(shè)計(jì)了圓與環(huán)空間分布下的變參量光柵結(jié)構(gòu),利用上述干涉光場(chǎng)的生成與調(diào)控原理,推導(dǎo)得到透光光闌的形狀與尺寸以及位相光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)分布與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)制備所設(shè)計(jì)的光闌與位相光學(xué)元件,并將其置于傅立葉變換光學(xué)系統(tǒng)中,通過(guò)四次分時(shí)曝光,制備了“一圓+三環(huán)”的空間變參量超透鏡結(jié)構(gòu),其空間分布形狀與尺寸以及內(nèi)部填充光柵取向、周期等參數(shù)的測(cè)量值與設(shè)計(jì)一致。在此基礎(chǔ)上,將上述傅立葉變換光學(xué)系統(tǒng)與雙遠(yuǎn)心光路、成像物鏡相... 

【文章來(lái)源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３雙層等離子體超表面

面向超透鏡的干涉光場(chǎng)多參量分時(shí)調(diào)控原理?第一章緒論??ＨＨ?９ＢＨ?ＨＨＨ??ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ?ＣＰ?鑛蘇海??＾?ＨＩ?－?ＨＨ??？，灣欠ｒ咖抽??ｆ．“ａｓＭｍ?ｚ＾Ｚｉｖｍ?ｒ，＞Ｓ４１ｉ＞ｍ?ｔ．－ＭＳｐｍ??（ａ）?（ｈ）??圖１．２?３Ｄ圖像的全息與再現(xiàn)。（ａ）全息圖結(jié)構(gòu)；（ｂ）通過(guò)超表面進(jìn)行３Ｄ全息的實(shí)??驗(yàn)研究??針對(duì)超表面在可見光下的低效率在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，２０１６年，新加坡國(guó)立大??學(xué)的Ｆｅｉ?Ｑｉｎ等人提出了一種在可見光波長(zhǎng)下工作的雙層等離子體超表面｜１６１，如圖１．３??（ａ）所示，其基本結(jié)構(gòu)由兩個(gè)分離的等離子體激元層組成，通過(guò)將基于納米天線的??超表面與其互補(bǔ)的巴比涅反轉(zhuǎn)復(fù)制耦合而得。圖１．３?（ｂ）表明，這種耦合的雙層超表??面得到１７％的轉(zhuǎn)換效率，明顯大于單層的轉(zhuǎn)換效率，并且消光比大于ＯｄＢ意味著異常??折射在傳輸響應(yīng)中占主導(dǎo)地位。該發(fā)現(xiàn)表明金屬表面可以像電介質(zhì)表面那樣有效地操??縱可見光，這種混合雙層設(shè)計(jì)是超薄的（約為Ａ／６），它能夠在寬帶寬上有效地操縱??可見光，并ＥＬ可以通過(guò)簡(jiǎn)單的納米加工工藝實(shí)現(xiàn)。??■?Ａ?—?ｃ…一＜？，一０??丨擎：拿??＾Ｊｇｒ??（ａ）?（ｂ）??圖１．３雙層等離子體超表面。（ａ）雙層超表面結(jié)構(gòu)的．１：作原理；（ｂ）雙層等離子??體超表面性能??３??

第一章緒論?面向超透鏡的干涉光場(chǎng)多參量分時(shí)調(diào)控原理??２０１９年，南京航空航天大學(xué)Ｑｉｍｉｎｇ?Ｙｕ等人設(shè)計(jì)了一種用于透鏡天線的寬帶發(fā)??射聚焦梯度超表面（ＦＧＭＳ）。ＦＧＭＳ的元件由三層電介質(zhì)和四層金屬層組成，結(jié)構(gòu)??及模擬的聚焦效果如圖１．４所示，可以在寬工作頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)高發(fā)射效率和充分相位補(bǔ)??償。將天線置于ＦＧＭＳ的焦點(diǎn)，構(gòu)建寬帶平面透鏡天線系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，該透鏡??的增益為１５．６ｄＢｉ，比９．１ＧＨＺ的裸貼片天線高８．４４ｄＢ。此外，它還將裸貼片天線的??增益從８．２?ＧＨｚ提高到了?１０?ＧＨｚ１１７１。??ＳＢ畀??口＿翳??（ａ）?（ｂ）??圖１．４寬帶發(fā)射聚焦梯度超表面。（ａ）?ＦＧＭＳ的結(jié)構(gòu)；（ｂ）模擬的聚焦效果??事實(shí)證明，超表面可以對(duì)光束進(jìn)行調(diào)控以展現(xiàn)出奇特的效果，從而在全息、異常??折射、自旋霍爾效應(yīng)、超透鏡、波片、非線性光學(xué)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了空前突破。??１．１．２超透鏡及其研究進(jìn)展??超透鏡是超表面在相位調(diào)控領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用１１８１，與傳統(tǒng)透鏡相比，超透鏡具??有輕雹易集成和光能利用率高等特點(diǎn)，不僅可以突破衍射極限的限制，并且有望取??代傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)備中笨重而復(fù)雜的透鏡組，使手機(jī)鏡頭、眼鏡和虛擬現(xiàn)實(shí)等硬件都變得??非常輕�。吵哥R有很多的分類方式，例如按照其材料可以分為金屬型超透鏡與介質(zhì)??型超透鏡；按照其設(shè)計(jì)機(jī)理可分為傳輸型相位超透鏡與幾何相位超透鏡。許多學(xué)者對(duì)??于用于光學(xué)聚焦的超表面透鏡的設(shè)計(jì)與制備展開了許多的研究。??２００３年以色列理工學(xué)院的ＥｒｅｚＨａｓｍａｎ等人基于Ｂｅｒｒｙ位相的原理提出了一種聚焦??超透鏡｜１９１，在砷化鎵（ＧａＡｓ）基片表面制作變周期變?nèi)∠虻囊痪S

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]激光脈沖整形在微納光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 褚賽賽,李洪云,王樹峰,楊宏,龔旗煌.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2016(10)
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