论文总字数：17348字

摘 要

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ABSTRACT........................................................................................4

第一章 绪论..................................................................................5

第二章 数值模拟模型的建立和参数设置........................................7第三章 双层穿孔金属膜的偏振旋转器件的透射谱.........................16

第四章 电场、磁场及电流密度......................................................23

第五章 结论.................................................................................29

参考文献...................................................................................30

致谢.....................................................................................33

摘 要

本文研究并设计双层孔对阵列结构的90度的偏振旋转器件。该结构是双层结构，每层由矩形孔对阵列组成。即：研究电磁波通过双层孔对阵列结构的偏振旋转，并实验研究偏振对双层孔对阵列结构的透射的影响。通过制备微波段的具有矩形孔结构的金属片以及利用光谱仪研究其透射光的光谱，分析透射光光谱的偏振性。用CST microwave 软件仿真模拟不同材料和角度下偏振对双层孔对阵列结构的透射的影响。通过研究获得性能优良的、有实用价值的偏振旋转器件。

关键词：偏振旋转器件，电磁波，偏振性，透射。

ABSTRACT

In this paper, we study and design a 90-degree polarization rotating device with double-layer holes to the array structure. The structure is a two-layer structure, each layer consisting of an array of rectangular holes. That is, the polarization rotation of the electromagnetic wave through the double-layer hole to the array structure is studied, and the influence of polarization on the transmission of the double-layer hole to the array structure is experimentally studied. The polarization of the transmitted light spectrum was analyzed by preparing a metal piece having a rectangular pore structure of a microwave section and examining the spectrum of the transmitted light by a spectrometer. The effects of polarization on the transmission of the double-layered holes to the array structure were simulated by CST microwave software. Through research, a polarized rotating device with excellent performance and practical value is obtained.

Key words: —Polarization rotating device, Electromagnetic wave, Polarization , Transmission.

第一章 绪论

从本质上讲，电磁波具有在电磁波谱400-760 nm范围内的波长是可见光，也就是通常在物理称为光波。其中，光有所谓的极化（极化也是电磁波一个非常重要的属性）一个非常重要的属性。许多非常重要的光学现象，例如：双折射现象、法拉第效应等等都与光的偏振特性有着密不可分的关系。我们常说的光的偏振，其实就是指光的振动产生的方向相对于传达过程中所指方向的不对称性（或者说：光波中的电矢量产生波动时的空间分布，对于光所传播的方向并不发生对称性的物理现象被称作为光的偏振）。其中，偏振现象的一个最普遍的应用就是区分纵波和横波，这是我们用来分别横波和纵波的一个十分显著的特征。换句话说，因为横波具有产生偏振的机会，纵波不产生偏振，所以光的偏振可以是光的波动性的一个很好的例子。

按照偏振的水平的差别，我们可以区分光进入自然光，偏振光，和部分偏振光。其中，自然光意味着有一个平面，并且由光/电磁波的传播方向形成的平面是相互垂直的，而平面包含其中存在横向振动的可能性的所有方向上，并且根据水平一般，每一个形成在一个方向上具有相同的振幅的平面这样的横向振动是对称于传播方向，即所谓的自然光，因此，自然光不显示为偏振光之一。偏振光（也称为直线偏振光）是指具有在单一方向上振动的光。其中光波处于其传播的方向上和它振动发生的方向在同一空间中构成的平面叫做振动面。部分偏振光介于自然光和偏振光之间。1808年，马吕斯第一次发现在实验基础上的线偏振光，并将由此获得偏振光强度的变化规律（现在叫马吕斯定律）。然后在1811年，马吕斯发现光在折射时产生偏振的同时一个叫做J.毕奥的物理学家也发现了光在折射时发生偏振，所以他提出了一种如何判断晶体光轴所在位置的办法，由此研制出一系列关于这种想法的偏振仪器。

为了获得偏振光尤其是获得线偏振光，人们发明了偏振片，波片是较为常见的偏振片，其中波片分为半波片，四分之一波片等等。传统的偏振片主要是利用某些介质材料的二向色性来获得线偏振光，有些偏振片是利用液晶和双折射现象获得。例如：实验上研究发现,常见的有晶体都具备双折射现象（包含磁光，电光，声光等）。之所以引发相位差的出现，有一个十分重要的原件就是双折射晶体能在光的两个不完全相同的偏振方向上引入不相等的折射率，光的偏振态就是通过这样发生改动。偏振片在光学的科学研究、产品设计、精密仪器和生产检验等方面中都有较为广泛的应用。具体应用如在相关的物理实验中利用偏振光的旋光特性测量出有关的物理量，在生活中，如为了消除反光对摄影相机的镜头造成的影响，我们通常在摄影相机的镜头的前方加入某种偏振镜来达到我们消除反光的目的，液晶显示器的主要原理也是利用光的偏振特性制成等等。但是常规应用的偏振片，例如是半波片或者是四分之一波片，都具有透射率小、损益大以及尺寸偏大的缺点，所以目前已经越来越不适应光学器件小型化、微型化甚至纳米化等主流的发展趋势。

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