研究亚波长负折射光栅透镜的柱矢量光束聚焦效应,探索并分析光栅的材料、几何参数等对聚焦效果的影响。亚波长光栅的-1级衍射效应可实现等效负折射现象,结合等光程原理可设计出聚焦平凹镜。利用柱对称坐标系下的有限元算法,分析不同材料折射率、不同等效负折射率、不同预设焦距对实际聚焦效果的影响。结果表明:材料折射率能影响聚焦场的能量效率;等效负折射率为-1时,焦点尺寸最小;预设焦距越小,焦点尺寸越小。聚焦场中纵向电场的比例是影响聚焦场横向尺寸的决定性因素。因此,合理设定光栅负折射率、材料折射率,优化负折射光栅平凹镜设计,能够获得优化的聚焦效果。本工作为柱矢量光束聚焦场调控及相关领域的微纳结构设计提供了参考。

基于等效媒质理论,分析了近红外波段的石墨烯-电介质多层膜结构双曲超材料(GDM-HMMs)的双曲色散关系,对传输矩阵法(TMM)进行了优化,计算分析了不同周期数下的石墨烯双曲超材料的透射谱。基于法布里-珀罗共振腔(F-P腔),理论分析了透射谱的演变规律,验证了石墨烯双曲超材料在近红外波段的双曲色散关系。研究结果表明,实现电磁波传输需要大切向波矢条件。结构总周期数影响透射谱特性,可用F-P腔理论进行分析和反向结构设计。