基于梯度相位超表面的THz波透镜研究

论文摘要

电磁波振幅、相位、偏振态的任意操控是电磁学领域热点研究课题。一直以来,一般都是通过在传播路径上的相位积累来达到对电磁波控制。但自然材料庞大的体积和较高的损耗,导致这种方法对电磁波的操控变得十分复杂与低效。超表面是二维形式的超材料,电磁波经过超表面时会引入一个相位突变,能够对电磁波的波前相位进行操控。亚波长尺度的超表面结构能有效的在较小的尺寸和很薄的厚度上实现对电磁波传播方式的改变,突破了传统材料体积上的限制。基于设计结构的不同,可以实现对电磁波进行任意需求的操控。本文根据梯度相位理论设计了几类透射式亚波长周期型结构的超表面来对THz波的透射波前相位进行调控,以实现对THz波传播方式的人工调控。首先,我们通过仿真设计了一组能够在THz频段产生响应的V型谐振天线结构单元。这些结构单元对入射的THz波的极化具有调控能力,交叉极化透射波与入射的THz波会产生一个相位突变,而不同结构单元的相位突变的数值是不同的,通过人为的控住,可以形成不连续的梯度相位,相位的范围可以覆盖0到2。其次,根据费马原理和梯度相位理论,利用上述设计的一组V型金属天线结构单元,设计了三种超透镜。金属天线结构单元根据实现功能的不同,按照不同的位置分布来放置V型谐振天线单元组成不同的超表面。这三种超表面分别可以用来实现异常折射、线聚焦、点聚焦等透镜功能。本文设计的亚波长的周期型结构的超表面能够有效的控制THz波的传播方式,丰富了THz波波段的人工控制器件。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨昌

导师: 沈云

关键词: 超表面,梯度相位,亚波长结构

来源: 南昌大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 南昌大学

分类号: O441.4

DOI: 10.27232/d.cnki.gnchu.2019.000528

总页数: 46

文件大小: 3528K

下载量: 147

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