论文总字数：14188字

摘 要

我们知道，电磁波有着电矢量和磁矢量两种振动矢量，其中电矢量是垂直于传播方向振动的矢量，有着许许多多可以被人类利用的特性。我们用什么方法得到偏振光呢？在我们之前的科学家们设计并制作了一种被称作使“波片”的光学元件，通过折射率，厚度的调节，在光的两个振动量之间加上一个相位差，从而使一束光变为其他的偏振状态，这一技术已经完备。但是科学不能停止脚步，我们在光波段的成功不能代表在电磁波上的成功，偏振这一性质在其他波段也存在，因此我们开始想办法得到其他波段的“偏振态电磁波”，以及和波片相似的元件。

我们用CST软件进行了电磁场的模拟计算，研究结果表明：

1. 使用双层金属薄膜并在其上进行穿孔，然后用线偏振电磁波进行测试，可以得到波片的效果，控制其板材之间的间距可以改变工作的频率，板子的间距越小，工作频率会往更小的方向移动，并且效率会有所提高，偏振状态也有所改善；
2. 透射波可以得到偏振转换的效果，反射波也可以得到一定的效果，但是得到的结果仍需修正，其效率相对低一些；
3. 得到的偏振波不能很完美，但是可以得到预期的效果；

关键词：偏振波 电矢量 波片 金属薄膜 金属薄膜穿孔

Abstract

We know that electromagnetic waves have two kinds of vibration vectors, electric vector and magnetic vector, in which electric vector is perpendicular to the direction of vibration vector, there are many characteristics that can be used by human beings.Light is an electromagnetic wave, and we know that there is a special light in the world. What method can we use to obtain polarized light?They have designed an optical element, called a wave plate, that transforms a beam of light into other polarization states by modulation of refractive index and thickness. This technique is already complete.But science can't stop, we in the light band in the electromagnetic wave can not represent success on the success of the polarization properties also exist in other bands, so we began to think of ways to get the other band "polarization of electromagnetic wave, and wave plate similar elements.

The simulation of electromagnetic field is carried out by using CST software:

(1) the use of double layer metal film and perforated on it, and then tested using linear polarized electromagnetic wave, the wave plate can be obtained, the spacing between the plates can be controlled to change the frequency of board space is small, the work frequency to smaller direction, and the efficiency will be increased, the polarization state also improved;

(2) the transmission wave can get the effect of polarization transformation, and the reflection wave can also get some effect, but the result still needs to be revised, and the efficiency is relatively low;

(3) the resulting polarization wave can not be perfect, but the desired effect can be obtained;

Keywords: Polarized wave;electric vector;wave plate;Metal film; perforated metal film

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1课题的背景及其意义 1

1.2等离激元介绍与发展的现状 1

第二章 设计方案 4

2.1课题要求 4

2.2注意要点 4

第三章 金属薄膜的设计 6

3.1孔与孔的耦合效应 6

3.2 设计穿孔图 6

第四章 不同形状金属薄膜槽孔的性能 9

4.1偏振模式的转换及其效率 9

4.2损耗与电场分布图 19

第五章 主要结论和一切存在的问题的讨论 22

结 语 23

参 考 文 献 24

后记 25

1. 引言

1.1 课题的背景及其意义

在光学领域，光存在一种名为偏振光的形式，有线偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光这几种主要的偏振光，他们独特的性质在生活、军事、科技领域有着许许多多的应用。自然界的光源多是自然光，需要加工后才可以成为我们需要的偏振光，偏振光是一种神奇的光波，它有着特殊的物理特性——电矢量只在特定的方向上振动，从而在各个领域有着不同的应用。对于偏振光，人类设计出了一种叫做波片的光学元件，利用石英，方解石等双折射晶体制成，使相互垂直的两个振动方向之间产生相位差从而改变光的偏振状态，达到线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光之间的相互转换，经过几百年的研究发展，这一技术已经相当成熟。然而对于科学而言，属于电磁波家族的光波所拥有的特性不应被其独占，传统的经典波片是适用于光波段的元件，其他波段的电磁波也应有相同的特性，自然，波片这一元件应也为其他波段所用。随着自从1902年一来人们在等离激元光子学理论与技术的探索与研究，我们发现对于电磁波而言，金属材料的耦合效应可以对穿过的波起到影响，因此我们基于此进行了金属薄膜的穿孔工作，希望借此得到能够用于应用的元件。本课题研究的对象，便是利用金属薄膜穿孔后，孔与孔之间的耦合效应，对入射的电磁波进行偏振模式的转变，从而达成我们不同波段“波片”的效果。

传统的波片是晶体制成的固定不变的光学元件，如果可以利用金属薄膜制备的特殊“波片”，那将是工作的波段更广泛，同时也可以通过调节薄膜之间的距离，孔与孔之间的位置来得到不同的效果，这样相比于传统的波片加工技术更经济更方便。

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