【摘 要】
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超表面是超材料的二维对应,是由尺寸小于入射波长的单元结构按照一定的规律排列而成的二维阵列结构。通过对单元结构形状、尺寸、方位角的设计,超表面可以实现对电磁波的偏振、振幅、位相等参数的灵活调控。因此,超表面在平面透镜、全息、光束整形、偏振器件等应用领域具有巨大的应用潜力。本文的主要研究可以分为两部分,内容如下:1.基于传输相位理论,优化梯形单元结构参数,设计超表面偏转器和透镜。利用提出的梯形结构天线
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超表面是超材料的二维对应,是由尺寸小于入射波长的单元结构按照一定的规律排列而成的二维阵列结构。通过对单元结构形状、尺寸、方位角的设计,超表面可以实现对电磁波的偏振、振幅、位相等参数的灵活调控。因此,超表面在平面透镜、全息、光束整形、偏振器件等应用领域具有巨大的应用潜力。本文的主要研究可以分为两部分,内容如下:1.基于传输相位理论,优化梯形单元结构参数,设计超表面偏转器和透镜。利用提出的梯形结构天线,基于传输相位理论,通过变化单元结构的几何参数对相位进行了调控。在640nm波长的线偏振光入射下,实现了光束的偏转,并且设计了基于梯形结构的透镜。另外,通过改变单元结构的晶格周期,研究了不同晶格周期对透镜聚焦性能的影响,最高的聚焦效率可以达到47%。2.基于几何相位理论,选择单元结构的旋转角度,设计超表面偏转器和透镜。利用提出的梯形结构天线,基于几何相位理论,优化单元结构的参数,在单元结构透射率最高时进行旋转,可以实现在波长为640nm入射的左旋圆偏振光入射下进行相位的调控,设计了光束偏转器和透镜。研究了以不同数量和不同晶格周期的结构单元设计的光束偏转器,理论计算值与仿真模拟值基本一致,同时,根据圆偏振光偏转的方向不同,还可以利用该偏转器判断入射的圆偏振光类型,另外也研究了不同焦距的透镜聚焦。
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