超表面是由周期性的亞波長單元結構組成的,其有著自然材料所不具備的超常電磁特性,從而引起人們的廣泛關注。通過調控亞波長單元結構可以實現(xiàn)奇特的色散特性,從而突破傳統(tǒng)定律的限制,實現(xiàn)各種消色差器件。本文基于介質超表面,在中紅外波段提出了針對不同偏振態(tài)的消色差器件,分別是:消色差超透鏡和偏轉器,并理論分析了相應器件的性能。本文的研究內(nèi)容如下:(1)提出一種基于介質超表面的圓偏振消色差原理,并實現(xiàn)了兩種消色差器件,即超透鏡和偏轉器。其單元結構為低折射率材料氟化鈣(Ca F2)基底上放置著高折射率材料硅(Si)矩形塊。研究發(fā)現(xiàn),垂直入射時,優(yōu)化硅矩形塊的尺寸參數(shù)(包括長、寬和高)產(chǎn)生多個波導共振,可以實現(xiàn)多個補償相位。我們通過使用幾何相位和傳播相位分別滿足聚焦(偏轉)相位和補償相位,從而保證實現(xiàn)聚集(偏轉)的同時抑制色差。由于中紅外波段有著巨大的潛在應用價值,比如用于通信和分子探測等,我們選取了中紅外波段3.7-4.5μm作為工作帶寬。仿真結果表明,該消色差器件能將帶寬內(nèi)的波長幾乎都聚焦到同一點或偏轉到同一角度上,驗證了其能很好地抑制色差效應。(2)提出一種基于介質超表面的偏振非依賴消色差原理,并...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 超表面的研究進展
        1.2.1 高效相位控制
        1.2.2 相位和偏振的同時控制
        1.2.3 色散控制
    1.3 研究內(nèi)容和章節(jié)分布
    1.4 本章小結
第二章 超表面理論基礎和數(shù)值仿真方法
    2.1 引言
    2.2 廣義斯涅爾定律
    2.3 傳播相位和Pancharatnam-Berry相位(幾何相位)
    2.4 超透鏡原理
    2.5 數(shù)值仿真方法
    2.6 本章小結
第三章 基于介質超表面的中紅外圓偏振消色差器件
    3.1 引言
    3.2 消色差理論分析
    3.3 消色差器件設計
        3.3.1 消色差超透鏡結構設計與仿真
        3.3.2 消色差偏轉器的設計與仿真
    3.4 本章小結
第四章 基于介質超表面的中紅外偏振非依賴消色差器件
    4.1 引言
    4.2 偏振不敏感的消色差原理
    4.3 偏振不敏感寬帶消色差超透鏡的仿真結果
    4.4 偏振不敏感寬帶消色差axilens的設計
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況



本文編號：3813442