基于类电磁诱导透明的超表面偏振滤波器件的研究

摘要

在1996年科研人员第一次提出人工材料的概念，而在2005年之后超材料已经为众多的科研领域开辟了道路。2011年Yu等人利用不连续相位超表面对Snell定律进行了推广，自此研究人员真正开始研究超表面的性质。超表面其实就是超材料的二维结构，它是由等离子纳米天线阵列排列组成的，本质是亚波长周期性不连续相位光栅。超表面是一种通过控制波前相位、振幅以及偏振进行波束调控的新结构，通过设计合理的相位梯度就可以控制反射光和折射光的方向，组成超表面的天线单元形状不同，性质也不一样。三个银纳米棒组成的超表面结构会出现特殊的类电磁诱导透明现象，本论文就是基于这种现象对金属棒天线超表面进行了研究。
　　本论文首先推导了基于超表面的广义Snell定律，紧接着介绍了研究超表面结构的新方法，利用模型分析研究超表面而不是传统的全波模拟方法。
　　设计由三个银纳米棒天线组合形成的单元结构超表面实现具有类似电磁诱导透明的现象并解释产生这一现象的过程和原因。理论推导出超表面透射情况下的偏振转换效率，当X偏振光透射率振幅和Y偏振光透射率振幅相等同时X偏振光透射率幅角和Y偏振光透射率幅角相差相位少时超表面的偏振转换效率最高。超表面偏振转换效率结果显示在共振频率处超表面偏振转换效率很低，而共振频率周围两侧频率处的偏振转换效率相对很高，可以根据这个特点研究超表面的偏振滤波性质。
　　本论文最后一部分主要分透射和反射两种情况研究超表面的偏振滤波性质，当超表面为十五层结构时，在共振频率处超表面对入射光的透射偏振转换效率为零，而在共振频率两侧超表面的偏振转换效率很高，可以利用十五层的超表面制作透射型偏振滤波器件。在反射情况下，当超表面下面加两层衬底，第一层是140nm厚的2MgF，第二层是500nm厚度的银时也有很好的偏振滤波效果，也可以利用这个结构制作反射式偏振滤波器件。

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第1章 绪 论

1.1超材料概述

1.2 超表面发展状况

1.3电磁诱导透明现象概述

1.4 本论文主要研究内容

第2章 超表面基本性质

2.1引言

2.2 基于不连续相位超表面的广义Snell定理

2.3 几何超表面现象学分析模型

2.4 本章小结

第3章 基于类电磁诱导透明超表面的研究

3.1 银纳米棒天线超表面的性能分析

3.2 结构参数对类电磁诱导透明现象的影响

3.3 超表面偏振转换效率

3.4 本章小结

第4章 基于类电磁诱导透明超表面偏振滤波器件

4.1 引言

4.2 透射情况下超表面的偏振滤波性质

4.3 反射情况下超表面的偏振滤波性质

4.4 超表面偏振滤波器件

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢