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电磁超材料是指一些人工设计并呈现天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料,超材料在电磁场调控领域具有广泛的应用前景。手性超材料基于手性结构本身的特点,通常具有旋光性、圆二色性、光的拓扑绝缘等特性。论文在研究手性超材料极化调控基本原理的基础上,开展了基于手性超材料的极化调控的应用研究,并结合理论分析、数值仿真和实验测试,对手性超材料90°极化旋转器及圆极化器的极化调控特性开展了一系列的工作。主要研究内容如下:1)设计了一种基于4-V结构的手性超材料90°极化旋转器结构,该结构的上下两层几何结构间具有不对称性。通过公式计算及仿真可知,该手性超材料结构在15.63GHz和19.1GHz处分别实现了90°极化旋转和-88°的极化旋转。该手性超材料上下结构之间的不对称性,为以后的研究提供了新的思路。2)设计了一款双频e型手性超材料90°极化旋转器结构,其单元结构几何形状类似于英文字母e。仿真发现,该模型在7.84GHz和8.43GHz处的PCR接近100%,传输效率超过96.5%,椭偏度几乎为零,极化转化角为90°。根据极化转换理论可知,该结构在两频点处均实现了90°极化旋转。3)设计了一款基于4-I结构手性超材料90°极化旋转器。该手性超材料是由电容加载结构构成的双层四重(C4)对称模型。由于结构的四重对称性,使得入射波极化模式和入射角度均具有不敏感性。仿真与实测表明:手性超材料的电容加载结构能够增强旋光性;该手性超材料具有极低的损耗和极高的极化转换比(PCR,约为99.6%),其极化传输效率达到98%,同时在谐振点处极化转化角度接近90°,椭偏度接近于零。4)设计了一种宽带手性超材料圆极化转换器结构,该结构是由两个开口谐振器和短贴片构成。通过数值仿真研究了其入射波垂直入射和斜入射时的电磁特性:电磁波垂直入射时,该圆极化器具有极强的手性及圆二色性,第一个谐振点附近的增益低于-10dB的带宽大于1GHz,具有优秀的带宽特性;斜入射时,该手性材料在较宽的入射角范围内(0°~40°)仍具有圆极化转换能力,是一个广角圆极化转换器。