论文总字数：9970字

摘 要

ABSTRACT………………………………………………………………………3

1. 绪论……………………………………………………………………4

1.1 简述偏振偏转器及其研究概况……………………………………4

1.2 本论文的研究内容……………………………………………………5

1. CST软件的模型设计与使用…………………………………6
2. 研究近红外波段的电磁波通过双矩形纳米孔后的 对电流电场及透射效率的影响………………………………………13
3. 双层金属矩形纳米孔的电场、磁场以及电流分布…17

第五章 结论…………………………………………………………………19

参考文献………………………………………………………………………20

致谢………………………………………………………………………………22

摘 要

通常来说，偏振偏转器是利用各项异性晶体，利用光束在快轴和慢轴之间的相位延迟，来改变光束的偏振特性。不同波段，不同偏振的入射光对矩阵金属孔的透射效率影响不同。本综述详细论述了偏振偏转器的研究和发展历程，论述了国内外在偏振偏转器领域的最新研究进展，论述了偏振偏转器的特点以及其应用前景，并且，还论述了研究纳米级矩形阵列偏振偏转器的的必要性。

关键词：偏振偏转器 矩阵金属孔 透射效率 纳米级矩形阵列

ABSTRACT

In general, the polarization deflector is to use the various heterosexual crystals, the use of beam in the fast axis and slow axis between the phase delay, to change the polarization characteristics of the beam. The influence of different polarized incident light on the transmission efficiency of matrix metal holes is different. This paper discusses the research and development of polarization deflector in detail, discusses the latest research progress in polarized deflector field at home and abroad, discusses the characteristics of polarization deflector and its application prospect, and also discusses the study of nanometer rectangular array The necessity of polarizing deflector.

Key Words: Polarization deflector，Matrix metal hole，Transmission efficiency，Nanoscale rectangular array

第一章 绪论

1.1 简述偏振偏转器及其研究概况

偏振是指横波的振动矢量(垂直于波的传播方向)偏于某些方向的现象，是光的一个重要物理特性。偏振调控也代表了人们对光的操控能力。偏振偏转器是指能改变入射光的偏振方向的光学器件。

近年来，使用磁性材料或者液晶来设计偏振器开始进入人们的视野，这类器件可以通过改变外电场或外磁场来调谐。Ghattan等通过实验，验证了施加外电场改变液晶的光轴方向，可以改变太赫兹波的传输特性，进而达到开关的目的。Hsieh等利用电场来调控液晶，利用液晶的双折射性质设计的起偏器性能优于金属栅起偏器。Lin等论证了电控液晶相位光栅可以实现偏振分束的功能。

偏振转换器一个重要突破是超表面偏振转换器的出现，因为偏振转换器具有效率低下、体积大、易碎、窄带宽等缺点，而超表面器件可以与太赫兹波产生较为良好的电磁响应, 通过对结构的合理设计，那么就可以实现对太赫兹波传播方向、振幅和偏振态的调控。

Grady等提出了透射与反射两种线偏振转换器，以金属线为周期单元，其振幅透射比可以达到80%以上，此外，通过改变金属线的结构可以实现光束的异常折射。Cheng等提出了以同心金属开口环的圆盘为谐振单元的周期性结构，当入射光线和开口环方向夹角为45°时，反射光可以在0.65—1.45THz频段实现线偏振态的旋转，其角度为90°。但是反射式的偏振转换器效率不稳定，器件损耗较大。Cong等提出了由三层金属栅组成的超表面偏振转换器，其工作带宽为0.8THz,损耗为3dB。

杨磊等提出了“金属栅-开口环-金属栅”结构的透射式超表面偏振控制器。当线偏振太赫兹波垂直入射器件表面时，其能够实现90°偏振方向的改变，通过率达到90%以上，利用开口环表面电流分布变化实现对偏振态的控制。实验使用斯托克斯参量来表示太赫兹投射光束的偏振态：S0 = |txx|^2 |tyx|^2 ,S1 = |txx|^2 −|tyx|^2 , S2 = 2|txx||tyx|cosδ, S3 = 2|txx||tyx|sinδ,则tan(2α) = S2 /S1, (sin(2χ) = S3 /S0, 从而得到偏振转换效率PCRx =

|tyx|^2/(|txx|^2 |tyx|^2),PCRy = |txy|^2/(|tyy|2 |txy|^2)。其结果表明，该种偏振器在0.72 THz的工作带宽内, 可以实现偏振方向90◦的旋转,损耗为1dB。

截止目前，人们对偏振偏转器的研究，还没有涉及以双层金属矩阵孔为周期的偏振偏转器，不同波段，不同偏振的入射光对矩阵金属孔的透射效率影响非常令人感兴趣，因此，我们非常希望掌握双层金属矩阵孔偏振偏转器的性能特点。

1.2 本论文的研究内容

1. 学习CST Microwave Studio的使用；

2. 研究近红外波段的电磁波通过单个矩形纳米孔后的透射效率；分析不同偏振的入射光的透射效率的不同；

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