检索结果-南通市图书馆

基于p-b相位超表面的OAM涡旋波束产生研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于P-B相位超表面的OAM涡旋波束产生研究

作者：张浩然辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,携带轨道角动量的涡旋波束引起了研究人员的广泛关注。理论上,涡旋波束拥有无数个相互正交的模式,为电磁波提供了一种新的物理自由度,其有望作为一种新的复用技术提升通信容量和频谱效率。因此,如何高效地产生和调控涡旋波束,是... 详细信息

近年来,携带轨道角动量的涡旋波束引起了研究人员的广泛关注。理论上,涡旋波束拥有无数个相互正交的模式,为电磁波提供了一种新的物理自由度,其有望作为一种新的复用技术提升通信容量和频谱效率。因此,如何高效地产生和调控涡旋波束,是OAM通信的首要问题,也是近年来研究的热点问题。超表面能够灵活地调控电磁波波前,并且对电磁波具有异常的电磁响应特性。这种特性使得超表面成为一种很有潜力的涡旋波束产生方式。本文基于反射型p-b相位超表面,对宽带高纯度涡旋波束的产生进行研究,为高效产生涡旋波束提供了新的思路。论文的主要研究内容如下:1.首先,深入研究了p-b相位单元的电磁特性和涡旋超表面的相位分布原理。针对目前涡旋超表面带宽较窄、模式普遍较低的问题,根据p-b相位原理,设计了一种基于Minkowski分形结构的宽带超表面单元,其工作频段为9～20 GHz。利用此单元分别设计了l=3,5,8的高阶模式涡旋超表面。在圆极化平面波的激励下,三种超表面在宽带范围内均可产生相应模式的涡旋波束,其模式纯度最高分别可达0.86、0.81、0.82。仿真结果证明了所设计的超表面能够在宽带范围内产生涡旋波束。2.其次,为了产生高纯度的毫米波涡旋波束,设计了一种毫米波频段的宽带超表面单元结构。在涡旋波束的螺旋相位中引入馈源补偿相位,利用此单元结构分别设计了34GHz处l=1的正六边形和方形排列的超表面。对比仿真电场和OAM光谱分析结果可知,采用正六边形排列超表面产生的涡旋波束模式纯度为0.94,相比较于方形排列的0.86提升了9%。另外,对26～43 GHz宽带范围内l=1,2,3的超表面进行设计仿真,得到三个模式下的涡旋波束纯度最高分别可达0.94、0.87、0.77。仿真结果表明,所设计的正六边形单元排列超表面能够在宽带范围内有效地产生高纯度的涡旋波束。该论文有图51幅,表4个,参考文献89篇。

关键词：超表面轨道角动量(OAM) 涡旋波束 p-b相位宽带高纯度

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

在克尔介质中su(2)相干态光的相位性质

量子光学学报 1997年第2期3卷 79-84页

作者：路洪佛山科学技术学院物理系

用Ｐｅｇｇ－Ｂａｒｎｅｔ相位理论研究了在克尔介质中ｓｕ（２）相干态光的相位分布和相位方差随时间的演化。介质与光场的相互作用导致光场相位差概率分布函数Ｐ（θ）的分裂，引人注意的是双模场总光子数Ｍ的奇偶向将决定函数Ｐ（θ... 详细信息

用Ｐｅｇｇ－Ｂａｒｎｅｔ相位理论研究了在克尔介质中ｓｕ（２）相干态光的相位分布和相位方差随时间的演化。介质与光场的相互作用导致光场相位差概率分布函数Ｐ（θ）的分裂，引人注意的是双模场总光子数Ｍ的奇偶向将决定函数Ｐ（θ－）和△φ２θ－的周期（Ｍ为偶数时周期为π，Ｍ为奇数时周期为π２）。

关键词：克尔介质 su(2)相干态 p-b相位量子光场

基于波前编码的宽波段消色差液晶透镜及成像技术

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于波前编码的宽波段消色差液晶透镜及成像技术

作者：徐倩苏州大学

学位级别：硕士

随着现代光学对集成化小型化的需求日益增加,超表面器件应运而生。在消色差成像领域,超透镜一改传统透镜所需的多个光学器件组合的做法,通过巧妙排布亚波长的微小单元来改变入射光的色散行为,且保持整个器件的厚度在微米量级,在成像,显... 详细信息

随着现代光学对集成化小型化的需求日益增加,超表面器件应运而生。在消色差成像领域,超透镜一改传统透镜所需的多个光学器件组合的做法,通过巧妙排布亚波长的微小单元来改变入射光的色散行为,且保持整个器件的厚度在微米量级,在成像,显示及可穿戴设备等方面具有广阔的应用前景。然而,通常基于微纳结构的超表面成像器件的制备工艺和过程复杂且成本高昂。近年来,基于液晶（Liquid Crystals,LCs）材料的超表面技术得到快速发展。由于液晶具有优异的各向异性光电调控性能,通过光场调控可直接控制液晶分子的取向和空间排布,从而避免复杂的微纳加工和制备过程,同时也具有超表面器件的光学功能。通过液晶分子超表面和其它器件的级联或者与具有相反色散特性的衍射透镜的组合等方法,技术上已可实现单色、分立多波长或连续波段的消色差组合透镜。到目前为止,尚未有可用于连续宽波段消色差的单片式液晶超透镜的研究报道。针对以上问题,本文提出和研究了基于波前编码的宽波段消色差单片式液晶透镜的机理,制备及成像技术。论文的主要工作如下:（1）进行了基于干涉光场实现液晶分子p-b相位分布的制备技术研究。理论分析了基于液晶的p-b相位的机理以及液晶和偶氮染料分子的光场取向特性。理论研究表明,当左旋或右旋两种圆偏振入射光分别入射到液晶表面时,通过改变液晶分子的方位角（0-180°）,可以获得相反的0到2π的全相位延迟,同时透射光的旋向发生改变。液晶分子的取向角可以通过干涉光场进行调控。数值模拟表明,利用改进的马赫曾德尔干涉仪正好可以产生具有p-b位相分布的液晶分子取向所需的电场矢量排布。实验搭建了改进的马赫曾德尔干涉曝光装置,制备了工作波长为633 nm,口径为6.7 mm,焦距为40 mm的液晶超透镜,并进行了成像实验。实验结果与理论设计很好的吻合,实验成像分辨率为15.78 lp/mm,与理论极限非常接近。（2）提出并实验验证了基于波前编码的单片式液晶超透镜实现宽波段消色差的方法。在超透镜平面内引入三次位相编码,设计了一种宽波段、大视场和高衍射效率的编码液晶透镜（Coded Liquid Crystal Lens,C-LCL）,口径为4 mm,焦距为100 mm,三次相位编码系数为30π。理论研究表明,采用三次位相编码后的透镜中的液晶分子一改传统未编码液晶透镜（Uncoded Liquid Crystal Lens,U-LCL）的旋转对称的排布,可在宽波段和大视场范围内获得保持不变的点扩散函数和中间模糊像。通过数字滤波复原方法,可得到宽波段、大视场内清晰的消色差成像。利用空间光调制光场曝光技术,实验制备了口径4 mm,焦距100 mm,编码系数分别为30π和0的液晶透镜,并进行了成像对比和验证。实验结果和理论模拟相一致。相比于U-LCL,C-LCL的工作带宽拓展了 13.4倍,视场角（FOV）扩大了 3倍,在可见光波段,带宽达到134 nm,视场角达到±12°,分辨率约为8.98 lp/mm,接近理论极限值。本工作为基于液晶器件的宽带消色差成像提供了一个新的思路。

关键词：液晶超透镜位相编码宽带消色差成像大视场成像 p-b相位

一种高效人工电磁表面及其在微波透镜中的应用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

一种高效人工电磁表面及其在微波透镜中的应用

作者：孟繁荣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

如何实现对电磁波的任意控制,是电磁学领域一直以来备受关注的课题。传统的波前控制器件是通过电磁波在传播路径上相位变化的累积来实现的,通常体积庞大且损耗较高。相反,如果通过超表面引入突变相位来实现对电磁波波前的控制,则会突破... 详细信息

如何实现对电磁波的任意控制,是电磁学领域一直以来备受关注的课题。传统的波前控制器件是通过电磁波在传播路径上相位变化的累积来实现的,通常体积庞大且损耗较高。相反,如果通过超表面引入突变相位来实现对电磁波波前的控制,则会突破器件体积的限制。本文中结合梯度相位理论和pancharatnam-berry(p-b)相位理论设计出一种透射型周期结构超表面来控制电磁波的散射相位,以实现对电磁波传输的高效人工调控。首先,本文针对高效人工电磁表面单元进行研究,探讨了设计高效率单元结构的方法。这里效率指的是透射波中交叉极化波与入射波能量的比值。从单层金属结构出发,研究单层金属线结构、工字型结构、U型结构对电磁波极化特性的改变能力,并与双层金属结构的极化扭转能力进行对比,验证所提出的高效人工电磁媒质单元设计方法的有效性。同时利用pancharatnam-berry(p-b)相位原理,以双层金属线阵列结构、开口谐振环结构及环形结构为基本单元,获得梯度变化的突变相位,并对双层开口谐振环结构进行加工和测试,实验结果、仿真结果均与理论值吻合。其次,基于上述所设计的高效人工电磁媒质单元,设计了金属线阵列超表面透镜、开口谐振环超表面透镜、环形结构超表面透镜,结合相应的空间相位分布,对于垂直入射的圆极化电磁波,各透镜均产生了预期的传播方向偏转效果,同时测试结果与理论值相吻合。另一方面,根据p-b相位原理以及能够提供突变相位的超表面单元,复现轴棱镜的相位轮廓,从而得到具有电磁波汇聚功能的微波透镜。本文所提出的人工电磁媒质透镜在提高相位非连续人工电磁超表面交叉极化波转化效率的同时,可以保证其厚度相对于工作波长超薄的特性,使得基于此设计的电磁波人工调控器件更具有工程实用价值。

关键词：超表面微波透镜相位不连续 p-b相位

基于悬链线光学的位相调控纳米结构设计与研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于悬链线光学的位相调控纳米结构设计与研究

作者：张雷军电子科技大学

学位级别：硕士

对波束的调控,一直以来是人们研究的热点。而用于控制波束波前的传统光学元件因其需要一定的厚度和较大的体积,严重阻碍了现代光学器件向集成化和小型化的方向发展。虽然人工电磁超材料由于其超常的电磁响应特性,可以实现亚波长尺度的... 详细信息

对波束的调控,一直以来是人们研究的热点。而用于控制波束波前的传统光学元件因其需要一定的厚度和较大的体积,严重阻碍了现代光学器件向集成化和小型化的方向发展。虽然人工电磁超材料由于其超常的电磁响应特性,可以实现亚波长尺度的电磁波调控,但其结构较为复杂,难以制备,并且也有高损耗和带宽较窄的缺陷。而由三维超材料引申到二维平面的超表面结构克服了以上问题,并因其优异的性能受到了人们广泛的关注。本文主要研究了基于p-b相位调控的悬链线超表面结构。这种超表面结构的单个单元就可以产生0-2π的连续相位变化。不像离散型纳米天线需要离散的相位采样,所以这就极大地简化了结构的设计以及制备的复杂性,对以后的应用具有巨大的优势。并且,悬链线结构可以实现波束偏振态的转化,可以对波束的波前进行有效的调控,同时还具有宽带相位调制特性。本文具体内容包括:1.介绍了超表面结构的研究现状及三种典型的位相调控方法和原理,同时从理论上分析了悬链线超表面结构位相调控的内在机理。2.构建了使得透射光束偏折角度为30°、45°以及60°的悬链线偏折阵列结构,通过仿真模拟分析了其透射场的电场分布以及远场中的辐射方向图。并且通过MATLAb对透射场的数据进行了去共极化处理,所得到的结果充分说明了透射场中的共极化分量没有发生偏折,仍然沿着原来的方向传播,真正发生偏折的是入射波通过悬链线结构后产生的交叉极化波部分。3.利用悬链线结构对入射波束独特的位相调控特性,借助python设计了圆环形、单螺旋形以及双螺旋形的悬链线超表面结构。通过仿真结果可知,这些结构可以对近红外波段的入射光束进行有效的调控,产生高阶的贝塞尔光束,并且其响应的带宽很宽,在260THz-300THz频率范围内都有良好的调控效果。4.对悬链线结构的交叉极化转换效率进行了详细的研究,通过优化悬链线结构的周期、材料、添加反射层以及增透层的方法,使得悬链结构的交叉极化转换效率从最初的2%提高到19%(理论极限值25%)。最后通过单螺旋的悬链线模型,对本文提出的交叉极化转换效率提升的方法进行了模拟验证。

关键词：超表面悬链线 p-b相位交叉极化转换效率

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于电介质超表面的聚焦和解复用器件研究

基于电介质超表面的聚焦和解复用器件研究

作者：陈钦杪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

超表面（Metasurfaces）是一种由亚波长基本单元组成的二维结构的人工超构材料,通过改变基本单元的结构以及排布方式在亚波长尺度范围内就能实现对局部光场性质的调控,这个卓越的优点,使基于超表面的光学元件能够具有超薄的特点,并促进... 详细信息

超表面（Metasurfaces）是一种由亚波长基本单元组成的二维结构的人工超构材料,通过改变基本单元的结构以及排布方式在亚波长尺度范围内就能实现对局部光场性质的调控,这个卓越的优点,使基于超表面的光学元件能够具有超薄的特点,并促进设备小型化以及系统的集成化。超表面超轻、超薄、易于集成的优点,加之微纳制造工艺的不断进步,使超表面在编码,成像,光通信,量子科学以及基础物理等领域有着独特的魅力。本论文基于p-b（pancharatnam-berry）相位调制原理设计了电介质超表面,研究其在聚焦和解复用光学器件中的应用。论文的主要研究内容包含:提出高数值孔径的超透镜,实现了与入射光偏振态无关的衍射极限聚焦和线偏振光入射的多焦点衍射极限聚焦。所提出的高数值孔径超透镜工作于可见光波段,并采用Zn S纳米鳍结合二氧化硅基底的结构作为构成超表面的基本单元。其中,多焦点超透镜是通过将超表面分为多个不同的区域并使其分别工作于不同的偏振态,当线偏振光入射时将产生多个焦点,并实现了衍射极限聚焦。偏振无关超透镜是基于混合排布的方式,左旋圆偏振光、右旋圆偏振光和线偏振光分别入射,都能实现衍射极限聚焦;同时,解决了p-b相位超透镜受限于入射光偏振态的问题。提出焦距可调的偏振复用型超透镜,可以通过改变入射光的偏振态控制透镜焦点的分布。由于在p-b相位超表面中,存在受限于入射光偏振态的问题。利用光波相位叠加的方法,可以成功解决p-b相位超表面中左右旋圆偏振态对应的相位不能独立调制的问题。结合两种分别工作于不同波段的基本单元,设计出了分别工作于可见光和近红外波段的焦距可调的偏振复用型多焦点超透镜,其左旋圆偏振光和右旋圆偏振光对应的焦距独立可调,同时实现了衍射极限聚焦。提出基于波长和偏振复用的涡旋光解复用器,实现无损伤解复用的同时可对变化的拓扑荷数的涡旋光完成解复用。所提出的涡旋光解复用器采用非晶硅材料的纳米鳍结构,并基于偏振复用型及波长复用型超表面。能够对波分复用和偏分复用且工作于近红外波段的OAM通信实现解复用,对不同拓扑荷数的涡旋光实现了解复用并保留了复用涡旋光原始的光场性质,即实现了无损伤解复用,这大大增加了涡旋光解复用器的应用范围。

关键词：超表面 p-b相位超透镜 OAM解复用器

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于类悬链线结构的高效宽带超表面器件研究

基于类悬链线结构的高效宽带超表面器件研究

作者：曾庆玉中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

学位级别：硕士

由亚波长天线阵列构成的二维电磁超材料——超表面具有在亚波长尺度内对入射电磁波进行灵活调控的能力,近年来关于超表面的研究已经取得了丰硕的成果。为了提高超表面器件的效率和带宽性能,超表面经历了三个阶段:单层透射型金属超表面... 详细信息

由亚波长天线阵列构成的二维电磁超材料——超表面具有在亚波长尺度内对入射电磁波进行灵活调控的能力,近年来关于超表面的研究已经取得了丰硕的成果。为了提高超表面器件的效率和带宽性能,超表面经历了三个阶段:单层透射型金属超表面、金属-绝缘层-金属(MIM)结构反射式超表面以及全电介质透射型超表面。对于透射型超表面器件,基于金属材料设计的单层超表面由于具有很强的欧姆损耗而导致效率受限(≤25%);而基于离散策略设计的全介质型超表面的工作带宽较窄。本文围绕目前在设计同时具有高效率和宽带宽的透射型超表面器件面临的问题进行研究,工作的主要内容有:1、pb相位的产生与入射波长无关,因而在物理性质上具有固有的带宽特性。为了改善传统基于离散策略设计的pb相位型超表面带宽较窄的问题,对空间相位分布积分设计了类悬链线亚波长结构。经过优化后的类悬链线硅介质柱在23.083.52 THz波段内具有接近100%的衍射效率,基于该类悬链线硅介质柱设计并加工了偏折器以在实验上验证了基于类悬链线硅介质柱设计的超表面器件的效率和带宽性能。为了进一步验证类悬链线硅介质柱在设计复杂超表面器件中的性能,设计了具有三次位相分布的二维自加速光束发生器。在三个不同波长的入射光下,实验测得了与理论曲线重合的自加速光束轨迹。不同偏振态入射时可以产生不同的光束轨迹,验证了该自加速光束发生器的偏振复用特性。2、与亚波长介质柱结构互补的狭缝结构也能提供连续pb相位调控。首先,在23.083.52 THz波段基于电介质材料设计了类悬链线狭缝结构,该结构在整个设计波段同时具有约为50%的绝对效率和衍射效率。基于该类悬链线狭缝结构设计了一维长焦深平面透镜以验证其性能,电磁仿真的结果与数值计算结果基本一致。通过数值计算进一步对二维长焦深平面透镜的成像性质进行了研究,其成像范围是传统透镜焦深的12.5倍。另外,在可见光波段优化设计的类悬链线狭缝结构在中心波长具有72.54%的衍射效率,在374THz74THz波段的平均衍射效率为67.66%。并基于此亚波长结构设计了一阶贝塞尔光束发生器,电磁仿真的结果表明其具有与理论结果近似的无衍射距离,相对误差0.4%。

关键词：超表面 p-b相位类悬链线结构效率带宽

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

耗散系统中两种相干态光场的相位特性研究

太原师范学院学报（自然科学版） 2019年第2期18卷 73-77页

作者：刘宝平朔州职业技术学院

相干态和压缩相干态是量子光学研究中的两种典型光场量子态,它们的相位分布规律可表征光场的相干性演化.主要研究腔体存在耗散的情形下这两种相干态的相位分布概率,通过p-b相位理论得到相位分布的解析计算结果,对该结果进行数值分析后发... 详细信息

相干态和压缩相干态是量子光学研究中的两种典型光场量子态,它们的相位分布规律可表征光场的相干性演化.主要研究腔体存在耗散的情形下这两种相干态的相位分布概率,通过p-b相位理论得到相位分布的解析计算结果,对该结果进行数值分析后发现,两种相干态光场的相位分布概率在不同光子数、腔场耗散系数时,会表现出一些特殊的相位演化规律.

关键词：相位耗散腔相干光场压缩相干态 p-b相位