《手征特異材料電磁波偏振態調控特性研究》是依託同濟大學，由武超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：手征特異材料電磁波偏振態調控特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：武超
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
手征特異材料可以實現手性負折射、極化調製等新效應，受到了廣泛的關注。我們在前期研究中直接實驗觀測了金屬螺旋陣列中的手征負折射、寬極化禁帶等新效應，研製了寬頻波片。本課題將圍繞金屬螺旋複式格子陣列和離散性手征特異材料兩種體系開展電磁波偏振和輸運調控方面的研究工作，還將嘗試實驗驗證金屬螺旋陣列中縱電磁波模式、非對稱傳輸等新奇現象。通過課題研究，進一步發展適用於螺旋對稱性特異材料的理論方法，以表征金屬螺旋線陣列和離散螺旋對稱的平面手征特異材料中的局域模式的互耦以及對電磁波輸運和偏振的調控，深入發掘手征特異材料的電磁波偏振調控新功能。
結題摘要
手征特異材料結合了手征體系固有的電磁互耦特性和特異材料突破電磁波在振幅、位相、偏振、傳播等基本屬性調控極限的能力，在電磁波操縱方面具有豐富的自由度，是近年來的研究前沿熱點。本項目主要在（1）發展和完善螺旋對稱系統的多重散射法；（2）手征特異材料平板散射行為研究；（3）非對稱傳輸和複式陣列偏振調控現象研究；（4）縱電磁波模式表征；（5）平面超材料偏振調控研究五個方面進行了系列理論和實驗研究。 項目發展了手征特異材料的多重散射能帶理論，成功求解了同種/異種手性螺旋線構成的複式陣列能帶，理論解釋了其中模式簡併、軸向禁帶等現象，為分析手征特異材料內在機理和偏振調控器件設計提供了理論基礎。通過軸向透射實驗，激發有限厚度手征特異材料平板內縱電磁波模式的法布里帕洛諧振對其進行表征，證明了體材料中縱電磁波模式的存在。同時對非整數周期金屬螺旋線陣列的非對稱傳輸效應也進行了實驗驗證，證實了其物理機理是有限長度螺旋線起始端對圓對稱性的破壞，為更高對比度非對稱傳輸和理想圓極化器設計提供了指導。在手征特異材料界面效應方面，發現了手征特異材料平板界面上的光拓撲效應，可以令於結構手性相同或相反的圓偏振電磁波呈現正常反射和負反射效應，並且還觀測到了負反射模式的古斯漢欣位移效應。對於由等量異手性螺旋線構成的消旋複式陣列，發現了其反射波中正交分量間位相差和結構引入的幾何位相之間的關聯，可用含規範勢的哈密頓光學類比。該現象可以用於設計實現僅有幾個螺距厚度的寬頻反射式偏振調控器件。平面超材料設計方面，研究了體系內局域電磁模式和色散關係的調控機理，並在此基礎上設計了具有分束功能的偏振調控器件，可將斜入射的圓偏振電磁波分解為相互正交的兩個線偏振模式，分別沿正常反射和負反射方向傳播。 經過本項目3年的研究，在手征特異材料能帶理論、縱電磁波和非對稱傳輸表征、手征體系界面拓撲效應方面具有新的發現，還設計了基於金屬螺旋和平面結構的特異材料偏振調控器件。為更好的理解手征特異材料體系內在機理和設計偏振調控器件提供了基礎。
