飛秒激光對(duì)納米光學(xué)天線的調(diào)控及電控超表面光開(kāi)關(guān)的研究.pdf

1、超表面是一種特殊的人造亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，通常由周期排布的納米天線構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的調(diào)制，改變電磁波的傳播方式，設(shè)計(jì)出一系列光學(xué)器件。納米天線是超表面的基本組成單元，通過(guò)對(duì)納米天線的分析可以深入了解超表面的工作機(jī)理。金屬天線可以在共振波長(zhǎng)處局部增強(qiáng)光場(chǎng)，而低損耗高折射率的介質(zhì)天線則具有米氏電磁共振，金屬與介質(zhì)形成的混合天線既可以得到場(chǎng)域增強(qiáng)，又可以具有磁共振響應(yīng)，因此混合型納米天線具有獨(dú)特的光學(xué)特性，更具研究意義。
　　近年來(lái)，越來(lái)越

2、多的人致力于研究性能可調(diào)控的超表面，因?yàn)樗鼈兛捎糜谥苽湟恍┕δ軇?dòng)態(tài)可調(diào)的光學(xué)器件，如光開(kāi)關(guān)、調(diào)制器等。其中的調(diào)控激勵(lì)一般由光、磁、機(jī)械、電控制以及熱能等方式實(shí)現(xiàn)。此外，納米天線性能的調(diào)控也是研究熱點(diǎn)，對(duì)納米天線的調(diào)控分為改變天線設(shè)計(jì)的被動(dòng)控制和改變介質(zhì)介電常數(shù)的主動(dòng)控制。
　　本論文主要研究飛秒激光對(duì)納米光學(xué)天線的調(diào)控及電控超表面光開(kāi)關(guān)。首先我們利用飛秒激光這種被動(dòng)控制方式熔化單粒子納米天線和雙粒子納米天線中的金屬天線，使金屬天線

3、的外形不斷變化。此時(shí)混合天線的近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)特性均得到了明顯的調(diào)控作用，如共振頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度、頻寬、Purcell因子和能量圖等。進(jìn)一步的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，雙粒子混合天線的調(diào)控效果優(yōu)于單個(gè)納米粒子的調(diào)控效果。
　　其次，我們還提出了兩種基于超表面的電控制硅基光開(kāi)關(guān)。第一種是一字型分離超表面光開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)效應(yīng)體現(xiàn)在0°正常入射時(shí)，反射光束在不同異常反射角（-10°和42°）之間的偏轉(zhuǎn)。第二種是嵌入式三角形連續(xù)超表面光開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)效應(yīng)體現(xiàn)在0o正