手征结构人工电磁材料圆偏振特性研究

论文摘要

圆偏振光作为光波的一种偏振形态，在许多方面有着独特的应用优势。例如，圆偏振技术应用在光纤电流传感系统中可进行外磁场的精确测量；此外，圆偏振光在反射彩色显示、生物科学领域的微结构成像方面都有着线偏振光所不具有的稳定性和准确性。但是传统的圆偏振产生方法存在着工作带宽极窄和不易集成的缺陷，大大限制了圆偏振光的广泛应用。本论文主要研究了两种基于手征结构人工电磁材料的圆偏振特性。本文在第一部分讨论了基于螺旋结构金属线阵列的圆偏振特性。相对于传统圆偏振方法，该结构具有作用范围宽、易于集成等优势。文章首先从单螺旋金属阵列圆偏振特性入手，然后在此基础上进一步提出双螺旋和多螺旋结构，数值仿真结果显示多螺旋结构的工作带宽可以达到单螺旋结构的2倍，而且消光比高出单螺旋一个数量级。同时借鉴人工电磁材料理论和天线理论解释了该人工电磁材料的圆偏振选择特性以及各种结构参数对圆偏振性能的影响；本文在第二部分讨论了基于螺旋结构手征光纤光栅的圆偏振特性。这种起偏方法相对于传统方法的优点是可以直接与光纤集成。文章首先从耦合模式理论出发，对螺旋手征光纤光栅的偏振选择性进行了研究。然后分别仿真了单螺旋，双螺旋，三螺旋和四螺旋结构的手征光纤光栅的圆偏振特性，对它们的偏振选择性，带宽，设计波长，透过率和消光比进行了讨论，得出双螺旋结构相较于单螺旋和三螺旋结构的偏振选择性最优，四螺旋不具有偏振选择特性的结论。最后对部分螺旋参数对双螺旋手征光纤光栅的圆偏振特性的影响进行了讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 圆偏振起偏技术概述
• 1.3 本论文主要工作
• 2 手征金属线阵列圆偏振特性
• 2.1 人工电磁材料理论
• 2.2 螺旋天线理论
• 2.3 多种螺旋结构金属线阵列圆偏振特性仿真
• 2.4 结构参数对螺旋金属线阵列圆偏振特性影响
• 2.5 本章小结
• 3 手征光纤光栅圆偏振特性
• 3.1 耦合模式理论
• 3.2 手征光纤光栅的偏振选择性原理
• 3.3 多种螺旋结构光纤光栅圆偏振特性仿真
• 3.4 结构参数对螺旋光纤光栅圆偏振特性影响
• 3.5 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 论文工作结论
• 4.2 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文目录