为了实现结构简单、透射率高的双折射超表面, 采用广义薄板跃迁条件分析了该超表面结构与其周围入射场、反射场和透射场的关系, 并利用介质空间域的表面极化率、磁化率等描述了相应超表面的等效特性, 设计出一种基于π型金属结构单元的双折射超表面。通过将具有梯度透射相位的7个单元按照顺序排列, 形成具有对垂直入射x, y极化电磁波双折射性能的超表面。结果表明, 在波束折射和偏振分束超表面中, 损失均低于-8dB; λ/4波片中达到全透射;所设计的双折射超表面对垂直入射的电磁波具有高透射特性, 并且能够分离x极化电磁波和y极化电磁波的波束, 实现双折射。该研究结果对高性能超表面的设计与实现具有一定的指导意义。
光学器件 超材料 相位梯度 超表面 双折射 π型结构 波束分离 optical devices metamaterial phase gradient metasurface birefringence structure of π-shape beam splitting
利用等效LC谐振电路, 分析了开口环的谐振频率与等效电路电参数之间的关系. 区别于传统微带传输线及附属开口环结构, 本文设计了两种以开口环作为传输媒介的结构.对两种结构仿真和实验测试,实现了带宽分别为300MHz和200MHz的带通滤波器的设计,并在开口谐振环外环一侧加载变容二极管及偏置电路实现通带频率的连续可调. 从表面电流密度分别分析了两种结构的传输特性, 在通带内, 方环的传输系数比圆环高3dB,其中结构之间的等效间距是影响传输效率的一个重要因素.
超材料 电磁异性 金属开口环 可调性 带通滤波器 Metamaterial Specific electromagnetic properties Metal split ring resonator Tunable Passband filter
利用硅介质柱在空气中周期性排列构成六角结构的光子晶体平板，并在晶体平板中引入不同构型的缺陷，通过改变缺陷介质柱的半径和缺陷中心位置探讨引入缺陷对成像质量产生的影响。时域有限差分法模拟结果表明：介质柱半径和位置的改变，能使光的透射率提高，增加像方的强度。由于缺陷的引入，缺陷之间的相互干扰会降低成像的分辨率。
材料 光子晶体 负折射 缺陷 时域有限差分法 成像质量
负折射率材料因为其奇异的特性成为广泛研究的对象, 尤其是光子晶体平板的完美成像.硅材料以其良好的物理性质成为当今集成光学领域中应用最广的材料之一.本文以硅介质柱在空气中周期性排列构成六角结构的光子晶体平板为例, 运用平面波展开法进行光子晶体能带计算并运用时域有限差分法模拟改变光子晶体平板成像并讨论表面结构对成像的影响.光子晶体平板等效折射率为－1时, 通过改变上下侧最外层介质柱的半径或是侧向移动最外层介质柱发现: 当光子晶体平板表面结构发生改变时光子晶体平板仍能成像但像点强度发生变化.当光子晶体平板表面结构的改变在一定范围时, 所成像的位置发生改变且位置变化符合光子晶体成像经典的Veselago关系; 当光子晶体表面结构的变化超过该范围时, 所成像与物的相位发生反相同时像点位置发生“巨变”, 此时Veselago关系已不成立.数值模拟表明: 光子晶体平板表面结构的改变可以有效地改变该光子晶体平板所成像的强度、位置和相位.
负折射材料 光子晶体 成像 表面结构 时域有限差分法 Negative Index Material(NIM) Photonic Crystals(PCs) Imaging Surface structure Finite Difference Time Domain(FDTD)
以砷化镓圆形介质柱在空气中构成二维六边形排列结构的光子晶体为例，利用时域有限差分法模拟研究了光子晶体表面结构改变对负折射透射光强的影响.模拟结果表明：针对同一结构光子晶体，在可产生负折射现象的入射光频率范围，改变光子晶体表面两侧圆形介质柱的半径和顺向侧移两侧表面最外层圆形介质柱都会均对负折射透射光强产生影响.
负折射 光子晶体 表面结构 透射光强 Negative refraction Photonic crystal Surface structure Intensity of transmitted light
