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光与物质之间的相互作用一直是科技领域中至关重要的研究课题,而表面等离子体的出现为我们在纳米尺度上对光波的性质进行研究与控制提供了新的思路和方法。随着纳米加工技术的发展,表面等离子体器件的研究与应用受到了越来越多的关注。本文从表面等离子体研究的背景出发,先简单介绍了表面等离子体光束调控微纳米结构的研究进展,并列举了几种常用的等离子体微纳米结构,等离子纳米天线,由于其光学性能的优越性,近两年掀起了人们用其进行光束控制的热潮;其次,重点介绍了表面等离子体研究的相关理论,例如表面等离子体存在的基本条件、色散模型、特征参数以及激发方式等,为基于表面等离子体的微纳米结构的设计作了理论铺垫;在此基础上,我们利用时域有限差分法仿真并分析了不同形状尺寸的纳米天线结构,并用其实现了光束偏折和聚焦。本文的主要创新点为:针对1.5μm的入射光波设计了一种新型的超薄等离子透镜,该透镜由一系列的V型纳米天线组成。利用纳米天线特殊的共振响应,可以调整出射光的振幅、相位以及偏振态,且通过等光程原理可以计算出不同坐标处的相位需求,两者结合就可以设计出任意的光束调控结构。本文设计了两种等离子透镜结构,其中一维线性周期排列的等离子透镜所提供的相位分布与柱面镜接近,且可以使交叉极化偏振的光聚焦于近场和中场的任意位置。另一种为二维环形排列的等离子透镜所提供的相位分布为抛物面形,使光聚焦于一点。仿真所得到的所有焦点都接近于衍射极限。不仅如此,由于纳米天线能够为反射光与折射光同时提供相同的相位变化,因此该等离子透镜可以同时实现反射光与折射光的聚焦,这种双面聚焦效应能使该等离子透镜在集成光学中找到潜在的应用。