太赫兹相位梯度超表面透镜研究

作     者：余鑫 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈云

授予年度：2021年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：超表面透镜 相位梯度 太赫兹波 亚波长结构 

摘      要：在科技飞速发展的今天,人们对仪器设备、军民用品的小型化和轻便化的追求越发强烈。电磁波的调控,一直以来都是通过不同厚度的介质产生相位累积来调节的。但是超表面的诞生改变了这一现状,可以通过人工调节材料的参数从而实现对电磁波的调节,并且可以有效的解决传统光学器件体积大、加工成本高等问题。超表面作为一种新型人工材料,它可以在亚波长尺度对光束的相位、振幅和偏振进行调控,打破了对传统光学器件依赖。超表面结构相对于传统的光学元件,显示了新颖的光学现象,并具有更紧凑结构和更简单的制备工艺,具有空间相位调节的能力,可以对光波阵面进行任意调控。本文描写了电磁波调控和超表面的相位控制的进展。从实现完整0-2π相位操纵的基础物理学出发,讨论了此类超表面在光子学中的应用,并讨论了该领域的未来前景。本文设计了一种太赫兹波段在1.1 THz处实现良好聚焦效果的相位梯度超表面透镜。通过对V型天线基本单元的设计以实现相位梯度0-2π的覆盖,可以实现对太赫兹波的定向调控。并且对比了不同偏振的入射光,我们的超表面透镜可以实现大数值孔径、偏振不依赖的聚焦效果。基于微纳加工工艺完成太赫兹超表面透镜的实验制备。并且基于太赫兹近场显微镜进行实验测量,对比不同数值孔径的太赫兹透镜我们实现了较高的分辨率最高可达206μm。理论和实验结果相吻合,可以应用于集成光学和测试系统中代替传统太赫兹透镜。