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基于近零折射率材料的声非对称聚焦透镜

声学学报 2019年第4期44卷 765-771页

作者：夏建平葛勇孙宏祥袁寿其司乔瑞方欣张淑仪刘晓峻江苏大学流体机械工程技术研究中心理学院镇江212013 南京大学近代声学重点实验室声学研究所南京210093 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意... 详细信息

研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意方向入射时,声波无法通过透镜,从而实现同时具有聚焦与非对称传输特性的声学透镜。在此基础上,改变透镜圆弧面的曲率半径,可以调控非对称透镜的正向聚焦焦点位置,且声非对称传输性能保持不变.此外,透镜内部的刚性散射体对声非对称聚焦性能的影响较小。研究结果表明所设计的声非对称聚焦透镜具有多功能、单一结构及高鲁棒性等优点,为设计新型近零折射率声学器件提供相应的理论方案与实验参考.

关键词：聚焦透镜非对称折射率材料竖直平面传输性能声学器件方向选择性

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基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜

光电工程 2021年第4期48卷 60-67页

作者：王俊瑶樊俊鹏舒好刘畅程用志武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

本文提出了一种基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜。该超表面单元结构由两层对称的圆形镂空石墨烯和中间介质层组成,其中镂空圆形中间由长方形石墨烯片连接。该结构可实现偏振转换,入射到超表面的圆偏振波将以其正交的形式出射... 详细信息

本文提出了一种基于石墨烯超表面的效率可调太赫兹聚焦透镜。该超表面单元结构由两层对称的圆形镂空石墨烯和中间介质层组成,其中镂空圆形中间由长方形石墨烯片连接。该结构可实现偏振转换,入射到超表面的圆偏振波将以其正交的形式出射,如左旋圆到右旋圆偏振转换。利用几何相位原理,通过旋转长方形条的方向,透射波会携带额外的附加相位并能满足2π范围内覆盖。合适地排列石墨烯超表面的单元结构,以实现太赫兹聚焦透镜。仿真结果表明:通过改变石墨烯的费米能级,可以对超表面圆偏振转换幅度进行调节,进而超透镜的聚焦效率也可以动态调节。因此,这种基于石墨烯超表面的效率可调聚焦透镜不用改变单元结构的尺寸,只需通过改变费米能级便可实现,可以广泛地应用到能量收集、成像等太赫兹应用领域。

关键词：超表面聚焦透镜石墨烯太赫兹

聚焦透镜球差对受激布里渊散射相位共轭光波阵面影响的理论计算

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煤炭技术 2010年第6期29卷 200-203页

作者：蔡立娟蔡立晶长春理工大学长春130022 黑龙江八一农垦大学黑龙江大庆163319

受激布里渊散射(SBS)已成功的应用于激光光束质量改善、脉宽压缩、激光束组束及实时自适应光学等领域,单池聚焦形式的SBS相位共轭镜一直是人们研究的一个热点,人们对其阈值特性,脉宽压缩特性及相位共轭特性等进行了深入而广泛的研究,但... 详细信息

受激布里渊散射(SBS)已成功的应用于激光光束质量改善、脉宽压缩、激光束组束及实时自适应光学等领域,单池聚焦形式的SBS相位共轭镜一直是人们研究的一个热点,人们对其阈值特性,脉宽压缩特性及相位共轭特性等进行了深入而广泛的研究,但关于SBS共轭镜中透镜像差对相位共轭光的影响却鲜有报道,本文在SBS及像差理论的基础上,主要分析聚焦透镜像差中的球差对共轭光波阵面的影响。以平行光平面波为基础对不同透镜进行计算,推导出入射光口径与透镜球差的关系,进而推导出光线返回的光程差与入射口径的函数关系。并且给出一组不同透镜的数据,画出相应的关系曲线。

关键词： SBS相位共轭镜共轭光波阵面相位共轭保真度聚焦透镜球差理论计算

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基于分形声学超材料的宽带声聚焦透镜

南京大学学报（自然科学版） 2017年第1期53卷 61-68页

作者：宋刚永黄蓓宋海程强东南大学毫米波国家重点实验室南京210096 北方信息控制集团有限公司南京211106

声学超材料,是一种用于操纵声波的人工声学结构,具有诸多自然界所不具备的超常物理性质.不同于早期的局域共振声学单元结构,基于希尔伯特分形曲线提出了一种具有低损耗、高折射率的分形声学超材料,给出了分形结构声学单元的进化过程,并... 详细信息

声学超材料,是一种用于操纵声波的人工声学结构,具有诸多自然界所不具备的超常物理性质.不同于早期的局域共振声学单元结构,基于希尔伯特分形曲线提出了一种具有低损耗、高折射率的分形声学超材料,给出了分形结构声学单元的进化过程,并运用等效媒质理论,提取了具有亚波长的分形超材料单元的相对折射率、相对阻抗、等效密度及等效模量等材料参数.由于分形结构具有的自相似性和空间折叠特性,所提出的分形超材料具有宽带工作频率响应,为众多应用场合比如声超分辨率成像及声隧穿效应器件提供了候选材料.为检验分形声学超材料特性,应用分形声学超材料设计了梯度折射率分布的声聚焦透镜,并由固体方块阵列仿真对比、实验测量、以及点声源入射等三种手段验证了分形声学超材料参数特性及其聚焦透镜在2~5kHz宽频带内良好的聚焦能力.

关键词：声学超材料分形结构聚焦透镜渐变折射率

桩柱周期分布的平板中SH波的传播特性分析及其在聚焦透镜设计中的应用研究

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动力学与控制学报 2022年第5期20卷 66-75页

作者：宋世超王彬李鹏钱征华马廷锋鹿澳沣南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 南京航空航天大学深圳研究院深圳518057 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波315211 航空工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106 航空机电系统综合航空科技重点实验室南京211106

本文首先建立求解水平剪切波(即SH波)在桩柱周期分布的板中传播的理论模型,计算其带隙结构,并与有限元仿真的结果进行对比,验证该理论模型的准确性.在此基础上,应用此模型研究桩柱高度对最低阶水平剪切波(即SH0)的影响,发现随着桩柱高... 详细信息

本文首先建立求解水平剪切波(即SH波)在桩柱周期分布的板中传播的理论模型,计算其带隙结构,并与有限元仿真的结果进行对比,验证该理论模型的准确性.在此基础上,应用此模型研究桩柱高度对最低阶水平剪切波(即SH0)的影响,发现随着桩柱高度的增加,SH0的相速度降低.基于桩柱高度与相速度的敏感特性,设计了一款可实现SH0聚焦的透镜,并进行相关的仿真分析,研究该透镜的适用范围和聚焦效果.研究结果表明,该透镜聚焦位置准确,聚焦能量高,且在不改变结构的情况下在一定频率范围内均可实现聚焦功能,从而为能量收集、超声医学、无损检测、吸声降噪等应用提供新的思路.

关键词：水平剪切波带隙结构相速度聚焦透镜

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激光焊接中聚焦透镜热效应研究

激光技术 1998年第3期22卷 188-191页

作者：胡席远胡伦骥熊建钢刘建华骆红陈祖涛华中理工大学材料科学与工程系

通过理论计算和实验研究了激光焊接中聚焦透镜的热效应，以及聚焦透镜的热效应对激光焊接工艺的影响，找出了其中一些规律，对激光焊接工艺和提高焊接质量有一定指导意义。

关键词：聚焦透镜热效应激光焊接

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基于反射式超构表面的聚焦透镜研究

基于反射式超构表面的聚焦透镜研究

作者：刘佳湖南大学

学位级别：硕士

随着半导体技术的不断进步,光电集成系统得到了飞速发展。光器件作为光电集成系统的组成部分,它的微型化影响着整个光电系统的集成度。而光刻作为光电集成器件的主要制造方法,其分辨率影响着光电系统的微型化、轻量化。如何提高光刻分... 详细信息

随着半导体技术的不断进步,光电集成系统得到了飞速发展。光器件作为光电集成系统的组成部分,它的微型化影响着整个光电系统的集成度。而光刻作为光电集成器件的主要制造方法,其分辨率影响着光电系统的微型化、轻量化。如何提高光刻分辨率是当今科学研究的热点问题。近年来,一种人工制造的亚波长层状结构——超构表面已经被证明了可以实现超分辨成像。因此,可将超构表面应用于光刻系统来提高其分辨率。此外,超构表面具有超轻、超薄、易集成的特点,可直接实现平面光学器件的微型化,从而使得光器件能更好的集成到光电系统中。聚焦透镜为光电集成及光刻系统的重要元件,其尺寸和分辨率直接影响了系统的集成度和分辨能力。本文基于反射式超构表面开展了聚焦透镜的研究,主要内容包括以下方面:1.设计了一种复振幅型调制的反射式等离子体超振荡透镜,通过改变纳米砖块的旋向角度来调控相位与振幅。从预设焦斑的相关参数出发,如中心焦斑大小、旁瓣强度,视场等,建立了单目标、多约束条件的模型。利用遗传算法优化出器件的径向复振幅分布,并根据亚波长结构在线偏振光下的光场响应,构建了反射式超构表面的全模结构。所构建的器件通过电磁仿真计算,在预设焦平面上沿x与y方向上的中心焦斑尺寸分别是253.3 nm和271.5 nm,对应着衍射极限的0.666与0.714倍。2.基于几何相位型调控原理,设计了二阶与四阶相位型宽带消色差聚焦超构表面透镜,输出光场以光针的形式实现消色差聚焦,且光针焦深可控。根据预设光针的性能参数,通过反向优化模型的建立,优化出光场需要的相位分布。利用亚波长结构在圆偏振光下的光场响应,构建了工作带宽为592.8 nm～692.8 nm的宽带消色差聚焦超构表面透镜。相位阶数的增加,可有效延长焦深与光针长度。此外,基于二阶相位调制的透镜具有偏振无关性,可为光场的调节带来更多的灵活性与便利。

关键词：反射式超构表面聚焦透镜超衍射宽带消色差

同方学位论文库评论

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点聚焦透镜天线分辨率的分析与测量

微波学报 2004年第3期20卷 74-76,95页

作者：马平何昌伟刘述章中国空气动力研究与发展中心绵阳621000 电子科技大学应用物理研究所成都610054

采用波动理论方法分析了平面电磁波经点聚焦透镜天线会聚后焦斑大小和横向空间分辨率 ,得出了此类天线在会聚点的天线特性与平面口径天线在无穷远处的天线特性的关系 ,提出了透镜天线分辨率的一种测量方法。通过实测。

关键词：口径天线聚焦透镜会聚焦斑空间分辨率聚点平面电磁波无穷波动理论测量结果

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基于超表面的毫米波聚焦透镜研究与设计

基于超表面的毫米波聚焦透镜研究与设计

作者：冉雪红重庆邮电大学

学位级别：硕士

电磁聚焦透镜作为人工电磁领域的关键性器件,可实现高增益的聚焦波束,为基于辐射形式的无线能量传输开辟了全新方向。然而,传统的介质透镜因其特定的表面拓扑结构,在毫米波波段存在体积大、加工与装配困难等问题。超表面具有独特的电磁... 详细信息

电磁聚焦透镜作为人工电磁领域的关键性器件,可实现高增益的聚焦波束,为基于辐射形式的无线能量传输开辟了全新方向。然而,传统的介质透镜因其特定的表面拓扑结构,在毫米波波段存在体积大、加工与装配困难等问题。超表面具有独特的电磁波操控能力,通过有序排布组合超表面单元,可以灵活地控制电磁波的振幅、相位和极化,为毫米波聚焦透镜的小型化和集成化提供了新思路。因此,对超表面聚焦透镜的研究具有重要的学术意义和工程价值。本文基于惠更斯超表面理论,对低剖面、高质量聚焦特性的超表面透镜展开研究,主要研究工作如下:首先,针对单焦点和多焦点聚焦问题,设计了一款基于透射式惠更斯单元结构的低剖面聚焦超表面透镜。惠更斯单元由一对反对称的U型电偶极子元件和厚度仅为1.20 mm的介质基板组成,物理结构上消除了磁性元件的需要,使单元结构更紧凑,且具有360°相位覆盖和高透射幅度。利用准光路定理和全息理论,分别设计了单焦点聚焦超表面透镜和多焦点聚焦超表面透镜,并对多焦点聚焦超表面透镜进行加工测试。仿真和实测结果表明,超表面透镜在31-43 GHz的宽频带范围内实现能量的汇聚,聚焦效率最高达到43.78%。相较于普通的多层窄带超表面透镜,设计的超表面透镜具有厚度为1.20 mm的低剖面特性和绝对带宽为12 GHz的宽带特性。其次,针对电磁聚焦构建全息图像的问题,设计了一款基于感应磁性的薄型惠更斯超表面透镜。惠更斯单元由弧型电偶极子元件和厚度为1.30 mm的薄型介质基板构成,具有低剖面和宽角度入射特性,通过调整电磁响应实现360°相位覆盖和高透射效率。根据全息理论,目标图像的场分布视为物波,入射平面波视为参考波,设计并制备出能够再现清晰图像的超表面透镜。仿真和实测结果表明,设计的超表面透镜能在32-40 GHz频率范围内再现清晰图像。最后,针对超表面透镜聚焦功能单一的问题,设计了一款极化复用的透射式惠更斯超表面透镜,可通过改变相应的物理参数实现x极化和y极化入射波的独立聚焦特性,35 GHz频率下具有较小的传输损耗和较高的聚焦质量。惠更斯单元由一层厚度为0.17λ的介质基板和位于两侧的十字形不对称电偶极子元件组成,通过对单元结构尺寸的调整,实现双极化独立调控和360°相位覆盖。基于全息理论对单元进行排列,设计并制备出在35 GHz下具有独立聚焦特性的极化复用惠更斯超表面透镜,仿真和实测结果基本一致。所提出的惠更斯超表面透镜无多层堆叠和金属通孔,具有结构简单、低剖面、易加工等特点。

关键词：超表面聚焦透镜全息理论极化复用