检索结果-南通市图书馆

作者：周学通华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,由于传统光学材料对电磁波的响应有限,尤其在太赫兹波段,大多数自然材料无法响应该波段,导致该波段无法得到充分的开发利用,人们将目光转向了石墨烯,人工超材料等新型电磁材料,这些新型材料由于其具有独特的电磁响应特性,可实现... 详细信息

近年来,由于传统光学材料对电磁波的响应有限,尤其在太赫兹波段,大多数自然材料无法响应该波段,导致该波段无法得到充分的开发利用,人们将目光转向了石墨烯,人工超材料等新型电磁材料,这些新型材料由于其具有独特的电磁响应特性,可实现传统材料所无法实现的光学现象和功能。石墨烯是只有一个原子厚度的一种二维材料,可以在红外及太赫兹波段表现出类金属的性质,支持表面等离子体激元的传播。并且,石墨烯还具有对电磁场的限制效果强,损耗低,光学性质可调等一系列优点,为实现亚波长控制,动态调节等新型器件提供了新的途径。人工超材料是由亚波长的结构单元周期排列而成的人工复合结构或复合材料,具有独特的调控电磁波特性,可以实现负折射,超分辨成像,电磁隐身等超常光学现象。人工超材料的一个重要分支是双曲色散超材料,由于其介电常数或者磁导率张量中,一个方向的主分量与另外两个方向的主分量符号相反,而使其等频线呈双曲线性。这类超材料有许多独特的特性,在负折射,增强自发辐射,宽带吸波等方面有重要应用潜力。基于石墨烯和双曲色散超材料独特的光学特性,本文主要开展了以下几部分工作:(1)利用石墨烯在太赫兹波段表现出类金属性质,支持表面等离子体激元传播的特点,提出了一种基于石墨烯的混合型波导,可以在太赫兹波段实现对光的亚波长控制同时保证较远的传播距离。(2)利用石墨烯的化学势可通过加电压进行调节的特点,我们将石墨烯引入到双环类电磁诱导透明结构中,通过加电压的方式来调节石墨烯的化学势,进而改变其电导率,从而改变微环结构的等效折射率,调节其谐振波长,进而调节类电磁诱导透明的透射峰。(3)利用渐变型双曲色散超材料宽带吸波的原理,将大小不同的两个双曲色散超材料结构组合到一个单元,通过合理设计大小结构的参数来分别控制其相应的吸收带和透过带,从而实现太赫兹波段的宽带带通滤波功能。

关键词：太赫兹石墨烯双曲色散超材料混合型波导电磁诱导透明带通滤波器

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于双曲色散超材料的艾里光束产生器件研究

基于双曲色散超材料的艾里光束产生器件研究

作者：李会会华中科技大学

学位级别：硕士

艾里光束因其独特的光学性质,如无衍射、自弯曲加速和自愈合等特性,而具有许多重要潜在应用。传统的产生艾里光束的方法是利用空间光调制器和傅里叶变换透镜等,然而,这往往使得器件复杂而庞大,不利于高密度的光学器件集成。超材料通过... 详细信息

艾里光束因其独特的光学性质,如无衍射、自弯曲加速和自愈合等特性,而具有许多重要潜在应用。传统的产生艾里光束的方法是利用空间光调制器和傅里叶变换透镜等,然而,这往往使得器件复杂而庞大,不利于高密度的光学器件集成。超材料通过调节反射/透射电磁波的振幅和相位,提供了一种前所未有的方法来产生艾里光束。本文中,我们提出利用双曲色散超材料的宽带双折射效应来产生宽带的线偏光艾里光束,以及利用双曲色散超材料通过传输相位和Pancharatnam-Berry相位相结合来产生圆偏光的艾里光束。实验测量结果与仿真结果符合很好,艾里光束的无衍射和自弯曲特性也都得到了验证。本文主要研究工作包括:(1)我们利用金属-电介质交替多层构成的双曲色散超材料(HMM)在宽频范围内实现了线偏光艾里光束的产生并进行了实验验证。长方形横截面的HMM波导阵列在宽带光谱范围内存在模式双折射率,使得透射电场正交分量的归一化振幅分布和相位分布在宽带光谱范围内保持不变。于是,当将不同旋转角度的HMM结构单元按初始的艾里函数振幅和相位分布排列后,在不同的入射波长下,归一化振幅分布和相位分布仍能满足初始的艾里函数分布。我们设计出了微波波段和近红外波段的艾里光束产生器,仿真结果表明它们的透射效率高于10%的光谱范围分别是7.2.6 GHz和1.25.4μm。我们在微波波段进行了实验验证,发现在7.2.6 GHz的频率范围内,艾里光束都能很好地产生,无衍射和自弯曲的测量结果也与仿真结果一致。此外,我们对近红外波段的艾里光束产生器进行了误差分析,结果表明HMM艾里光束产生器对实验制备误差有较大的容忍度。(2)我们利用HMM波导阵列实现了圆偏光艾里光束的产生并进行了实验验证。HMM波导阵列的模式双折射率会随横截面参数的变化而变化。因此,改变HMM结构单元的横截面参数可得到不同的透射振幅。根据Pancharatnam-Berry(PB)相位原理,HMM结构单元的旋转角度改变时,透射相位会发生变化。于是,将不同横截面参数和不同旋转角度的HMM结构单元按初始的艾里函数振幅和相位分布排列后,我们设计出了微波波段和近红外波段的圆偏光艾里光束产生器,它们分别表现出33.2%和32.5%的较高透射效率。我们也在微波波段进行了实验验证,发现在入射频率8.6 GHz处,艾里光束能很好地产生,且无衍射和自弯曲的测量结果也与仿真结果一致。

关键词：双曲色散超材料金属-电介质多层结构艾里光束

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

波导阵列中光场调控与超分辨成像的研究

波导阵列中光场调控与超分辨成像的研究

作者：徐贝贝南京大学

学位级别：硕士

集成光路由于其高速度、宽带宽以及低损耗和大信息容量的特点使得光子有望成为新一代的信息载体。而传统的集成光路由于衍射极限的约束,器件在小型化和集成度上都受到限制。具有局域性和场增强效应的等离激元可以突破衍射极限,为集成光... 详细信息

集成光路由于其高速度、宽带宽以及低损耗和大信息容量的特点使得光子有望成为新一代的信息载体。而传统的集成光路由于衍射极限的约束,器件在小型化和集成度上都受到限制。具有局域性和场增强效应的等离激元可以突破衍射极限,为集成光路的实现提供了良好的平台。同时,由于波导阵列中光场的传播演化方程与量子力学方程形式上一致,人们可以用相对简便的光学系统来模拟凝聚态和量子体系的复杂物理效应。本文从波导阵列体系出发,系统研究了波导阵列中光束的演化规律,包括对波导阵列中光子角态密度,激发条件对光场演化等影响,并着重针对金属等离激元波导阵列完成了两个工作:1.基于等离激元波导阵列实现无质量狄拉克费米子的光学模拟。在等离激元脊型波导阵列中,研究了波导模式的基本模式性质和耦合特性,通过改变波导间的间距调节两波导的耦合系数,构成双组份的波导阵列。在两耦合系数大小相当符号相反时,在布里渊区中心结构色散和无质量狄拉克费米子的能带相同,通过改变激发条件,光束在波导阵列中形成不发散的线性衍射,即无质量狄拉克费米子动力学的光学演示。2.基于等离激元共轭波导构建了可变焦的超透镜成像。根据补偿双曲色散材料实现了变焦超透镜的设计,构造了一组正负耦合的共轭波导阵列进行了变焦超透镜的一维演示。通过改变前后耦合系数,使得前后拼接的两段波导阵列耦合系数符号相反,并且调节前后两段共轭波导阵列的耦合强度,在波导阵列中实现了的变焦超透镜的演示。此外,论文还从实际的应用角度出发,研究了基于成像芯片的无透镜显微成像,包括衍射图像的获取以及通过衍射图重建出原始图像的方法。通过搭建的实验平台,我们在同轴全息的体系中实现了图像的重建。

关键词：等离激元波导阵列无质量狄拉克费米子双曲色散超材料变焦超透镜超分辨成像无透镜成像

等离激元核壳纳米光学天线的优化设计及应用研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

等离激元核壳纳米光学天线的优化设计及应用研究

作者：褚博郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

在近十几年里,得益于纳米加工和表征技术快速发展,对金属微纳结构材料表面等离激元(Surface Plasmon,SP)特性的研究成为当前物理、化学、材料、信息科学、生命科学等学科及其交叉领域的研究热点,各种新型金属纳米结构的设计和制备为人... 详细信息

在近十几年里,得益于纳米加工和表征技术快速发展,对金属微纳结构材料表面等离激元(Surface Plasmon,SP)特性的研究成为当前物理、化学、材料、信息科学、生命科学等学科及其交叉领域的研究热点,各种新型金属纳米结构的设计和制备为人们操纵光提供了新途径。论文首先介绍了表面等离激元的基本物理概念、特点,为后续研究提供了理论基础。接着对等离激元纳米颗粒以及核壳结构的散射与吸收、金属纳米岛超表面及双曲色散腔三个典型基于LSPR的光学天线的研究现状和应用前景进行了回顾。第二部分,我们制备了一种蓝光阻挡膜,由嵌入等离子体纳米颗粒(NPs)的透明介质组成,可选择性地吸收有害的蓝光。基于Mie理论,通过对NPs的参数空间进行全面扫描,提出了优化设计的办法。并通过简单的溶剂热法在聚合物基质中制备银NPs的蓝光阻挡膜,实验验证了这一概念。当银NPs含量为0.16 wt%时,薄膜在λ≈430 nm时能阻挡有害蓝光65%左右。此外,可以通过优化在黄色波段具有尖锐吸收共振的等离子体NPs的设计来消除色偏。第三部分,我们设计了一种透明显示屏,由透明衬底和沉积的银纳米岛超表面组成。它在波长λ=468 nm处呈现出一个深透射谷,并通过将单色图像投影到屏幕上实现所需的透明显示。形成的Ag NPs可以近似为截断的纳米球,具有明显的定向散射特性,并且可以将大部分散射能量以相对较大的角度背向散射～90°。此外,通过控制沉积介质膜的厚度,透射模式可以红移到波长λ=527 nm,以实现颜色调节的功能。第四部分,我们数值模拟了一种防色偏蓝光滤波器。首先,研究多层银/介质球形腔结构对应的色散关系,说明该腔具有双曲色散的特点,可支持无限大的波矢k。并以各模式电场图证明该腔支持回音廊窄带模式。接下来,以Mie散射理论求解三层银-介质-银核壳结构的吸收谱,得到两个窄带偶极共振,改变银核半径R,可以将连续可调谐的透射可见光谱(400～760 nm)应用于所提出的滤波器。在所设计的滤波器中,除共振位置之外的波段透射率超过90%,共振位置透过率不到10%。为防色偏蓝光滤波器提供了一种新的方案。

关键词：局域表面等离激元 Mie散射纳米颗粒双曲色散超材料