電磁特異材料相位光學及波束調控的研究

《電磁特異材料相位光學及波束調控的研究》是依託同濟大學，由魏澤勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電磁特異材料相位光學及波束調控的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魏澤勇
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

電磁特異材料具有很多新奇的物理現象和廣闊的套用前景，是當前光電子學領域前沿研究方向之一，有關其對於光波相位、波束控制的研究是熱點課題。本課題擬從理論和實驗兩方面研究平面電磁特異材料對於相位、振幅和極化的控制，以實現高效的波束偏轉和波束整形。提出利用多層超透射結構寬範圍調控出射波相位，用於波束偏轉預期能大大增加其效率。提出利用對振幅和相位的獨立操控，實現平面波到渦旋波束的直接轉換。預先研究證明實現寬頻超透射、寬頻相位調控、寬頻極化控制方法可行，時域有限差分仿真證明手性排列的旋轉劈裂圓環結構可以實現對軌道角動量的調控，初步證明所構思技術路線可行，基礎研究方面理論和實驗儲備充分，可以支撐項目的開展。如果獲得資助將可以圓滿完成本申請課題。

結題摘要

電磁波是矢量波，偏振、相位、振幅是描述電磁場屬性的關鍵參量，極化轉換、時延、波束整形是人們操控電磁波的重要手段特異材料利用人工微結構構造電諧振或者磁諧振來調控電磁波，這些諧振單元一般遠小于波長，使得電磁波能在亞波長尺度上得到調控。這些亞波長金屬結構又被稱為人工電磁原子（分子），利用這些人工電磁原子（分子），人們還可以組裝出許多自然界不存在的材料來操控電磁波，實現諸多新奇物理現象和高性能器件，例如負折射、超分辨成像、隱身衣、超透射、高性能天線、極化操控和波束操控等等，開展特異材料電磁波基本屬性調控研究具有重要的科學和套用價值。本課題開展了電磁特異材料對於電磁波相位、振幅和極化的控制，通過對電磁波的相位調控和空間色散實現高效的波束偏轉和波束整形。發展了基於平面多層金屬結構的本徵模展開解析算法，結合數值仿真和實驗測量，研究了鏤有同軸圓環孔的多層金屬-介質層疊結構的透射，相位調控，波束調控以及極化調控行為；研究了層疊漁網結構層間弱耦合導致的負折射和布洛赫震盪行為；研究了磁諧振高階同相位反射頻點空間相關性特性，並利用該高相干態實現了低閾值雷射；研究了平面特異材料環磁動量模式特性；研究了基於石墨烯的電磁波振幅、吸收、反射調控方法。共發表SCI論文13篇，SCI總引用次數133次，第一作者文章單篇引用最高40次。申請國家發明專利5項。