电介质/双曲材料超表面偏振性质研究
随着在电磁学领域内，怎样有效调控电磁场相关性质一直是研究的热点，传统光学器件对电磁场性质的调控必然受到器件本身体积、功耗等因素的影响，难以实现微型化和集成化。超表面的出现打破了传统期间的限制，为电磁场性质等方面的研究提供了新的思路。超表面结构是由亚波长结构单元组成的二维人工材料，在电磁场相位、电场振幅、偏振性质等方面都能够产生有效的调控作用。本文主要利用理论计算和有限元商业软件COMSOLMultiphysics仿真模拟的方法，计算了hBN光轴与入射表面不同夹角参数下的介电常数形式并研究了不同参数时hBN薄膜的透反射率。设计了H型薄膜hBN透射偏振控制超表面和2SiO/hBN透反射偏振控制超表面，研究了透反射性质、偏振性质及光场分布，期待未来对电磁场调控光学器件的加工提供可行的设计方案，主要研究内容如下： 1.双曲材料六角氮化硼(hBN)是一种单轴各项同性晶体，介电常数具有横向与纵向两个元素。模拟计算hBN介电常数光轴在主轴坐标系x轴方向，改变光轴与入射面的夹角计算出介电常数形式并利用COMSOL进行模拟计算，求出不同参数下的hBN薄膜透反射率为接下来超表面的模拟计算做好铺垫。 2.基于双曲材料六角氮化硼(hBN)和H型结构电场激发的性质，设计了薄膜H型凹槽结构偏振控制超表面。利用hBN介电常数随频率变化和hBN光轴可调等特点，分析了hBN光轴与表面夹角等参数对透射率和偏振转化率的影响。设计入射波为x偏振光，模拟计算了不同参数下超表面透射y偏振光的激发并求出偏振转化率(PCR)。 3.基于2SiO和H型薄膜hBN超表面，设计了2SiO/hBN透反射偏振控制超表面。首先利用COMSOL模拟计算了2SiO/hBN/H型复合结构的透射率和反射率，在此计算结果的基础上分别计算了超表面反射PCR及透射PCR。超表面反射偏振转化率峰值达到100%也就是PCR=1，透射偏振转化率峰值不仅达到100%而且高PCR的频率范围更广，在光学器件上的应用性更强。
超表面;六角氮化硼;二氧化硅;偏振性质;双曲材料
哈尔滨师范大学
硕士
理论物理
周胜
2021
中文
TB383
2021-08-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）