基于手性超材料的波前調控器原理研究及結構設計.pdf

1、光是地球生物的能量之源，也是人類認識世界和感知世界的工具，人類對于光的掌控能力，在一定程度上反映了人類科學技術水平的高低。光場的性質來源于其波前的演化，所以光的波前調控是研究光傳輸與處理的基礎。傳統(tǒng)的波前調控主要通過光波在各類光學器件表面的折射、反射和傳播過程中積累的相位變化。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人類對光的波前調控提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)光學器件功能單一、體積較大，不利于器件微型化、集成化發(fā)展，在一定程度上阻礙了光學科領域的進

2、步。超材料作為一種人工電磁結構材料可人為設定介電常數和磁導率，能夠通過改變單元結構各項參數和單元結構排布規(guī)則在亞波長尺度對光波進行操控，為光的波前調控提供了新的思路。
　　本研究主要內容包括：⑴對超材料波前調控原理進行了較為深入的分析，在此基礎上重點對基于手性超材料的波前調控原理進行研究，介紹了本文所采用的仿真計算原理和方法。⑵針對現有波前調控的共極化背景干擾問題，提出一種同時具有偏振轉換和偏振濾波功能的三層依次旋轉金屬條單元結構

3、。采用單一變量原則分別改變單元結構的金屬條長度、寬度、厚度，介質厚度、周期以及金屬條旋轉角度等參數，利用CST軟件對每個改變某一參數的單元結構進行仿真運算，分析各參數對器件單元結構工作性能的影響，通過模擬仿真運算獲得該單元結構的最優(yōu)參數。⑶開展了基于上述單元結構的波前調控器件的設計研究。將廣義斯涅爾定律結合本文所研究的單元結構，設計能夠實現光束偏折功能的最小相位線性變化周期結構，并在此基礎上進一步設計具有偏振轉換和偏振濾波功能的偏折器和