【摘 要】
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本论文以全介质材料为基础,分析了其中的光栅零阶衍射特性。由于亚波长光栅的周期小于入射光波长,对于可见光波段来说,这类结构难以加工,而对于波长在微米量级的太赫兹波来说加工难度却陡然下降。因此在太赫兹波段内,亚波长光栅有着很大的应用前景。文中提出了利用等效介质理论进行光栅结构设计从而达到预期相位调控的功能。通过计算,设计了一维窄带半波片、一维超宽带半波片、四分之一波片以及增透层结构。本文工作重点有以下
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本论文以全介质材料为基础,分析了其中的光栅零阶衍射特性。由于亚波长光栅的周期小于入射光波长,对于可见光波段来说,这类结构难以加工,而对于波长在微米量级的太赫兹波来说加工难度却陡然下降。因此在太赫兹波段内,亚波长光栅有着很大的应用前景。文中提出了利用等效介质理论进行光栅结构设计从而达到预期相位调控的功能。通过计算,设计了一维窄带半波片、一维超宽带半波片、四分之一波片以及增透层结构。本文工作重点有以下几个方面:（1）介绍了太赫兹波的特性,举例说明了最近几年太赫兹波调制技术的发展;介绍了衍射光栅的基本原理,同时介绍了全介质超材料可以采用等效介质理论进行分析。本文主要介绍了如何利用Maxwell-Garnett理论和Bruggeman理论对等效介质理论进行求解。（2）提出了一种一维全介质亚波长光栅来实现窄带半波片功能,并用等效介质理论对其结构参数进行求解。在入射光波长为1 THz处,根据仿真结果,偏振转换效率有99.12%。（3）分别提出了一种超宽带半波片与超宽带四分之一波片,通过仿真与THz-TDS系统实验,分别对这两种器件进行了验证,超宽带半波片能实现1.5 THz带宽的偏振转换效率高于70%的结果,四分之一波片由于加工精度的问题,实验能达到有0.86 THz带宽椭圆率高于70%。（4）设计了一种全介质增透结构,在1.2 THz处将透射系数从原本的70%左右增加到了98%。同时设计了一种在1.2 THz处的窄带半波片,证明了增透结构不会损耗偏振效果,仅会增加透射光强。
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