论文总字数：8731字

摘 要

ABSTRACT................................................................................3

1. 绪论...............................................................................4

1.1 简述超材料偏振偏转现象及其研究概况.........................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. 研究电磁波通过双层L型纳米孔偏振偏转器后对电流电场的影响以及透射效率的规律.....................12
   第四章 结论……...................... ..............................................17

参考文献...................................................................................18

摘 要

偏振器和偏振转换器在光学器件中具有举足轻重的地位，研究偏振偏转器是一个非常重要的研究课题。传统的金属栅偏振器存在体积大，损耗高，不便集成等缺点。今年来，基于集成光路技术的发展，研究微型纳米级的偏振偏转器逐渐成为偏振偏转器的研究主流。而基于超材料和超表面的偏振偏转器又是亮点中的亮点。

关键词：偏振器 偏振偏转 纳米级

ABSTRACT

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Polarizer and polarization converter in the optical device has a pivotal position, the study of polarization deflector is a very important research topic. The traditional metal gate polarizer has the advantages of large volume, high loss and inconvenience integration. This year, based on the development of integrated optical path technology, the study of micro-nano-level polarization deflector has gradually become the mainstream of polarization deflector. While the polarizer based on the metamaterial and super-surface is the bright spot in the bright spot.

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Key Words: Polarizer polarization deflection nanoscale

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第一章 绪论

1.1 简述超材料偏振偏转现象及其研究概况

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。

利用超材料，人们可研制新型的偏振器和波片，以实现光的偏振的产生和转换[18]。相对于传统的晶体波片和超材料波片，超表面在偏振调控上具有更大的优势（如超薄、宽带或低损耗）。其物理机制主要源于所设计结构的表面各向异性，不同偏振在反射或透射时将携带不同的相位信息。比如，利用金属衬底上的二维纳米棒阵列，宽带的反射型波片能够被研制成功（参见2013 年以来美国LosAlamos 国家实验室H.T.Chen 等人的工作）。利用多层不同的超表面所构成的复合结构（该系统在结构和光学性质上既不同于单层的准二维超表面又不同于多层周期的三维超材料，可称为耦合超表面）可设计透射型的偏振转换器[20]。2015 年，南京大学王牧/彭茹雯教授课题组利用三层的超表面在太赫兹波段实现了宽带、透射型、可调谐的偏振旋转[21]。最近，CP Huang等人利用两个正交的等离激元偏振片在光频和微波段实现了同步的增强透射和90 度偏振转换[22]。此外，单层各向异性的亚波长开孔金属薄膜或金属贴片阵列也被用于透射型的线偏振与椭圆偏振的转化、交叉极化的产生或90 度偏振转换（参见南京大学祝世宁教授、法国F.I.Baida 及南开大学田建国教授等课题组的工作）。Grady等提出了以金属线为周期单元的透射与反射式两种线偏振转换器，但是由于偏振转换效率不稳定，Cong等提出了由三层金属栅组成的超表面偏振旋转器，推动了利用在金属膜上的L形纳米孔作为亚波长线偏振旋转器的研究。实验中提出一种“金属栅—开口环/硅环—金属栅”结构的超表面偏振控制器，要使得透过率达到90%以上，可以让线偏振太赫兹波垂直入射，即能让偏振方向90°的旋转。这种偏振控制器频段宽，对入射的角度不敏感，而且便于调节，是理想的线偏振转换器。

1.2 本论文的研究内容

为了找出各个不同大小材料下的偏振偏转效率最高的模型，本文设计了一个双层L型纳米孔阵列，研究双层L型纳米孔结构的偏振偏转效率。系统的上层结构为L型纳米孔阵列,中间层为玻璃介质，而下层为L型纳米孔阵列。其电场是沿X轴方向，形成偏振偏转。我们希望通过这种双层L型纳米孔的研究，获得如下的结果：在某一条件下，光透过双层L型纳米孔偏振偏转器的偏振偏转效率能达到最大。

第二章 CST软件的模型设计与使用

1. 设置适用的单位： Solve\units

图1. 单位设置

3. 设置材料种类：

(a) 电介质：

图2 电解质选择

(b) 金属：

General Properties:

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