用于近场成像的介质超表面研究

发布时间：2024-04-17 20:51

　　超表面能够以高空间分辨率操纵光的幅度,相位和极化,这有别于传统的光学元件利用在光传播路径上的相位积累来控制光波的原理,打破了传统元件体积大,成本高的限制。但目前大多数对超表面的研究集中在金属结构上,金属中的欧姆损耗使得它们的效率偏低,且还需多层级联来获得高透射系数及全相位覆盖。全电介质超表面则可有效的避免金属超表面的缺陷,仅需单层即可实现极高的透射率,并在0-2?的范围内调节透射波相位,实现对电磁波的完全控制。其可替代传统的光学透镜,提供在成像方面的支持。因此研究介质超表面的工作机理及特性具有重要的意义。基于上述背景,本文主要研究了用于近场成像的介质超表面,所设计的超表面均工作在透射模式,显示了优良的近场聚焦成像的能力。本文首先设计了一种基于传输相位的圆盘单元超表面。从单元的工作机理出发,结合Mie散射理论和Kerker条件,研究了介质单元激励电磁偶极谐振的工作特性和单元的一般设计方法。设计了一种极化不敏感波束聚焦超表面,超表面在33-37GHz内具备波束聚焦的能力,并分析了超表面的聚焦性能,对超表面数值孔径和偏馈角度的影响也进行了分析。接下来设计了一种基于几何相位的椭圆柱单元超表面。...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1模型及工作原理图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-d)聚焦效率曲线e)焦距分布曲线图1-1模型及工作原理图文献[43]提出了一种石英基板上的椭圆形硅柱体单元，如图1-2所示。单元采用高纵横比模式，使其可实现多极电磁响应，文中指出多极电磁响应固有的适合宽带相位操作并可实现近乎完全的效率传输。采用....

图1-2模型及工作原理图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-d)聚焦效率曲线e)焦距分布曲线图1-1模型及工作原理图文献[43]提出了一种石英基板上的椭圆形硅柱体单元，如图1-2所示。单元采用高纵横比模式，使其可实现多极电磁响应，文中指出多极电磁响应固有的适合宽带相位操作并可实现近乎完全的效率传输。采用....

图1-3超表面全息图a)水平极化效果b)垂直极化效果

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-获得3/2透射相位范围。通过相位间隔为/2的四个纳米块实现离散化和像素化的超表面。并且选择不对称的单元，还可以实现极化敏感的全息惠更斯表面。通过进一步增加全息图的相位级数并减小像素的尺寸，可以进一步提高全息图效率、分辨率和复杂度，从而实现在全息....

图1-5超表面单元特性及成像效果

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-a)b)图1-5超表面单元特性及成像效果a)8梯度、4梯度相位单元结构及传输曲线b)8梯度、4梯度相位超表面结构及涡旋波束效果1.2.4极化复用介质超表面研究现状文献[47]提出了一种方法，允许在线极化，圆极化或椭圆极化的任何一对正交状态上施加....

本文编号：3956906