周期及准周期分布的太赫兹超表面功能器件研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zc198926
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最近太赫兹成为了国内外研究的热点领域。超表面的出现,为太赫兹功能器件的发展提供了新的方法。目前大部分的超表面功能器件都是基于周期性分布的设计,准周期分布可以为超表面的研究提供了新的思路。本文研究了太赫兹超表面透镜,偏振器件,表面等离激元产生和操控,以及超表面吸收体等功能器件,主要内容如下:1.设计了周期性分布的金属-介质-金属多层金属结构,实现了宽带高太赫兹透过。基于渐变折射率方法,设计了线性,二次,以及三次相位分布的高效太赫兹超表面透镜,实现了从0.75到0.95 THz的聚焦,以及超过45%的透射效率。该设计为超表面透镜设计提供了很好的方法和思路。2.利用两个周期性分布的介质柱叠加实现了宽带高效的太赫兹偏转旋转器,该设计通过旋转柱的相对角度来控制出射太赫兹波的偏振方向,可以实现从0.5到1.4 THz的宽带偏振操控,最高可以实现67.5%的转化效率,对于发展宽带,紧凑和加工方便的偏振功能器件是有重要的参考意义。3.二维准周期分布研究主要集中在透射谱,光子带隙,以及远场模式等,准周期分布超表面的近场特性却没研究过。(1)研究了周期和准周期分布的二维孔阵列的远场和近场谐振,来源于Wood异常的远场透射谷跟近场谐振直接相关。(2)提出了准周期分布超表面的近场等离子表现出定向出射的特征。结果表明周期结构的有序性对表面等离子激元产生和传输有很大的影响。(3)通过合理地设计狭缝对的角度与距离,这些多方向表面等离子激元的传播可以通过偏振态来进行操控。准周期分布对于激发和控制表面等离子提供了一条新的独特方法,对于未来集成化的片上系统的设计和研究有着重要的参考意义。4.研究并对比了基于周期,Fibonacci,Thue-Morse和8-轴准周期等不同分布的超表面吸收体的特性。非周期分布也能得到很好的吸收电磁波的功能,其吸收行为表现出不同于周期分布的特征,等效阻抗的计算很好解释这一趋势。非周期吸收体的设计为设计新的高效吸收体提供了新的思路。
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