基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控原理及技術(shù)研究.pdf

1、偏振調(diào)控技術(shù)是電磁學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一，在偏振成像、防偽技術(shù)、目標(biāo)識別、信息通信以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著微機電系統(tǒng)的發(fā)展，人們對電磁波調(diào)制元件和系統(tǒng)的微型化，集成化和輕量化提出了更高的要求。開展新型人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控原理及技術(shù)研究，對促進偏振調(diào)控元件和系統(tǒng)的小型化和集成化，推進電磁學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實意義。
　　論文在國家973計劃和國家自然科學(xué)基金等項目的資助下，對基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的

2、偏振調(diào)控原理及技術(shù)進行了較為深入的研究。
　　論文首先對新型偏振調(diào)控人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控物理機制、原理進行了較為深入的分析研究；其次開展了結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，將單層透射式偏振轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換效率提高至理論極限，結(jié)合廣義斯涅爾定律和相位調(diào)控達到消除共偏振背景干擾的目的；針對電子束光刻、聚焦離子束刻蝕、雙光子光刻等光波段人工電磁結(jié)構(gòu)材料加工技術(shù)存在的加工效率低、加工面積小、成本高等問題，開展光波段偏振調(diào)控人工電磁結(jié)構(gòu)材料的加工工藝研究，

3、實現(xiàn)了大面型光波段偏振轉(zhuǎn)換器的制備；論文的另一項重要工作是，開展了軸對稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)研究，提出金屬-介質(zhì)-金屬多層光柵結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電磁波偏振態(tài)、相位和振幅的全方位調(diào)制，在此基礎(chǔ)上設(shè)計高效率軸對稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料，實現(xiàn)了圓偏振到徑向偏振和角向偏振的轉(zhuǎn)換，提高了人工電磁結(jié)構(gòu)材料對電磁波的調(diào)控自由度，為新型偏振調(diào)控及其他光學(xué)元件的研制提供了有效的技術(shù)手段。
　　論文的主要研究工作和創(chuàng)新點如下：
　　（1）首先在深

4、入分析人工電磁結(jié)構(gòu)材料單元結(jié)構(gòu)形式及其排布方式對結(jié)構(gòu)電磁響應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，開展基于人工電磁結(jié)構(gòu)材料的偏振調(diào)控基本原理研究，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；
　?。?）進行人工電磁結(jié)構(gòu)材料的理論分析方法和仿真計算方法研究，通過仿真研究，分析人工電磁結(jié)構(gòu)材料各結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)偏振轉(zhuǎn)換效果的關(guān)系，開展高轉(zhuǎn)換效率、寬工作波段偏振轉(zhuǎn)換器件的設(shè)計；
　　（3）針對當(dāng)前光波段人工電磁結(jié)構(gòu)材料加工技術(shù)效率低、面積小、成本高等問題，采用橢圓等離子體諧振器實現(xiàn)

5、高效率光波段偏振轉(zhuǎn)換器的設(shè)計，降低加工難度，基于二次曝光雙光束激光干涉技術(shù)實現(xiàn)大面型偏振調(diào)控器件的制備；
　　（4）針對透射式偏振轉(zhuǎn)換人工電磁結(jié)構(gòu)材料低轉(zhuǎn)換效率和高背景干擾的問題，提出半連續(xù)結(jié)構(gòu)將單層材料的偏振轉(zhuǎn)換效率提高至理論極限，結(jié)合廣義斯涅爾定律和相位調(diào)控提出懸鏈線結(jié)構(gòu)在提高轉(zhuǎn)換效率的同時消除共偏振背景干擾；
　　（5）開展軸對稱偏振人工電磁結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)研究，分析將圓偏振轉(zhuǎn)換為徑向偏振和角向偏振的基本原理和方法，進行