由亞波長天線陣列構成的二維電磁超材料——超表面具有在亞波長尺度內對入射電磁波進行靈活調控的能力,近年來關于超表面的研究已經取得了豐碩的成果。為了提高超表面器件的效率和帶寬性能,超表面經歷了三個階段:單層透射型金屬超表面、金屬-絕緣層-金屬(MIM)結構反射式超表面以及全電介質透射型超表面。對于透射型超表面器件,基于金屬材料設計的單層超表面由于具有很強的歐姆損耗而導致效率受限(≤25%);而基于離散策略設計的全介質型超表面的工作帶寬較窄。本文圍繞目前在設計同時具有高效率和寬帶寬的透射型超表面器件面臨的問題進行研究,工作的主要內容有:1、PB相位的產生與入射波長無關,因而在物理性質上具有固有的帶寬特性。為了改善傳統基于離散策略設計的PB相位型超表面帶寬較窄的問題,對空間相位分布積分設計了類懸鏈線亞波長結構。經過優(yōu)化后的類懸鏈線硅介質柱在23.08³3.52 THz波段內具有接近100%的衍射效率,基于該類懸鏈線硅介質柱設計并加工了偏折器以在實驗上驗證了基于類懸鏈線硅介質柱設計的超表面器件的效率和帶寬性能。為了進一步驗證類懸鏈線硅介質柱在設計復雜超表面器件中的性能,設計...

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 超表面研究現狀及應用
        1.2.1 超表面研究現狀
        1.2.2 超表面器件
    1.3 研究目標及思路
    1.4 研究內容及論文結構
第2章 超表面理論基礎
    2.1 引言
    2.2 幾何相位
    2.3 超表面數值計算方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 時域有限差分法
        2.3.3 有限積分技術
    2.4 矢量衍射理論
    2.5 本章小結
第3章 基于類懸鏈線介質柱的高效寬帶相位調控及運用
    3.1 引言
    3.2 類懸鏈線介質柱的效率和寬帶
        3.2.1 類懸鏈線介質柱建模
        3.2.2 類懸鏈線介質柱的效率和帶寬
    3.3 基于類懸鏈線介質柱的偏折器
        3.3.1 廣義折反定律
        3.3.2 偏折器
    3.4 基于類懸鏈線介質柱的自加速光束發(fā)生器
        3.4.1 自加速光束
        3.4.2 基于離散結構自加速光束發(fā)生器面臨的問題
        3.4.3 基于類懸鏈線介質柱的自加速光束發(fā)生器
    3.5 本章小結
第4章 基于類懸鏈線狹縫的高效寬帶相位調控及運用
    4.1 引言
    4.2 基于類懸鏈線狹縫的長焦深平面透鏡
    4.3 基于類懸鏈線狹縫的一階貝塞爾光束發(fā)生器
    4.4 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 工作總結
    5.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3993311