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复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

汪肇坤 杨振宇 陶欢 赵茗

复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

汪肇坤, 杨振宇, 陶欢, 赵茗
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  • 近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.01.4 m)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.
      通信作者: 杨振宇, zyang@mail.hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61475058)、武汉科学技术资金(批准号:2015010101010001)、深圳基础研究项目基金(批准号:JCYJ20140419131733980)和高性能复杂制造国家重点实验室开放基金(批准号:Kfkt2013-07)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-04
  • 修回日期:  2016-08-03
  • 刊出日期:  2016-11-05

复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

  • 1. 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074;
  • 2. 华中科技大学深圳研究院, 深圳 518057
  • 通信作者: 杨振宇, zyang@mail.hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61475058)、武汉科学技术资金(批准号:2015010101010001)、深圳基础研究项目基金(批准号:JCYJ20140419131733980)和高性能复杂制造国家重点实验室开放基金(批准号:Kfkt2013-07)资助的课题.

摘要: 近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.01.4 m)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.

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