【摘 要】
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偏振控制作为控制电磁波的最基本方面之一,已经在成像、传感、通信等许多领域得到了重要的关注。金属超材料偏振转换器尽管可以实现高效偏振转换或宽带偏振转换,但由于其工作频带在结构确定的情况下不可调谐,其在更广泛领域的应用受到阻碍。石墨烯被发现以来,由于其具有可调谐性等许多优异的物理特性,被广泛应用于可调谐太赫兹偏振转换器结构中。本文主要研究基于石墨烯-介质-金属杂化磁等离子体共振的高效可调谐半波片,并基
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偏振控制作为控制电磁波的最基本方面之一,已经在成像、传感、通信等许多领域得到了重要的关注。金属超材料偏振转换器尽管可以实现高效偏振转换或宽带偏振转换,但由于其工作频带在结构确定的情况下不可调谐,其在更广泛领域的应用受到阻碍。石墨烯被发现以来,由于其具有可调谐性等许多优异的物理特性,被广泛应用于可调谐太赫兹偏振转换器结构中。本文主要研究基于石墨烯-介质-金属杂化磁等离子体共振的高效可调谐半波片,并基于该结构进一步设计出高效超宽带可调谐半波片。本文主要内容和结果如下:1、提出和设计了基于石墨烯-介质-金属结构高效可调谐半波片,并揭示了其实现高效偏振转换的物理机制:杂化磁等离子体共振。并研究了结构参数、石墨烯费米能级和石墨烯散射电子弛豫时间对偏振转换的影响。结果表明,该结构能够实现的最高偏振能量转换效率为87%,对应偏振转换效率为0.998。2、提出和设计了基于石墨烯-介质-二维金属光栅结构高效超宽带可调谐半波片,并揭示了其实现高效超宽带偏振转换的物理机制:杂化磁等离子体共振和狭缝光栅F-P共振相叠加,导致了偏振转换峰的展宽和偏振转换效率的提高。研究了结构参数、入射角度、以及石墨烯费米能级对宽带偏振转换的影响。结果表明,该结构能够实现相对带宽62.1%的超宽带偏振转换,最高能量转换率达到95.6%,最高偏振转换率接近1,且偏振转换带宽对0°—60°内变化的入射角不敏感。
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