基于横截面形状变化的太赫兹消色差超透镜

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太赫兹超表面透镜凭借着其紧凑的尺寸、灵活精准的电磁波调控能力,一直以来都是太赫兹功能器件的重要组成部分,被广泛应用于太赫兹成像、通信等方面。然而,由于亚波长结构的本征色散,太赫兹超透镜长期以来都具有色差问题。为了解决这一问题,本文首先研究了消色差超表面的设计原理以及微结构的各种相位调控方式。其后利用相位-色散补偿思想,通过仔细设计单元结构的周期、高度与横截面形状,我们建立了满足要求的结构库,并挑选出合适的结构来构建消色差聚焦超透镜。在完成对消色差超透镜的数值模拟和分析,初步证实设计的聚焦超表面透镜具有消色差效果后,我们利用反应离子刻蚀,加工出消色差超透镜的样品,并在太赫兹近场扫描系统中进一步检验聚焦超透镜的消色差能力。实验测得的电场幅值分布证明,和普通的聚焦超透镜相比,我们设计的消色差聚焦超透镜,焦距随频率变化的程度明显减小,具有显著的消色差效果。本文设计的消色差聚焦超透镜可以解决太赫兹超透镜长久以来面临的色差困扰,此外,本文使用的消色差原理还可以应用于其他太赫兹超表面的设计,为太赫兹超表面器件的研究提供了新颖的思路。
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