超构表面的振幅调控及其功能器件研究进展

超构表面是一种具有亚波长特征尺寸的人工平面结构材料,可以在亚波长尺度上对入射电磁波的振幅、相位、偏振、频率、光谱等参量进行精密且灵活的调控,近年来备受关注.振幅是光波的基本参量之一,本文将从振幅调控的角度出发,对基于超构表面材料的振幅调控机理进行分析,主要包括通过改变纳米结构的尺寸和方向角对振幅进行调控,同时对基于振幅...     

融合计算全息术与纳米印刷术的多功能超表面研究进展

计算全息术与纳米印刷术是超表面材料的两种典型应用。近年来,融合全息术与纳米印刷术的多功能超表面成为新兴研究热点,有望在多重光学防伪、信息编码与复用、多通道图像显示、VR/AR等领域得到重要应用。文中在介绍超表面纳米印刷术和计算全息术特点的基础上,将实现两者融合的研究进展进行了详细的归类和特点分析,具体包括:正交偏振复用法、平面合成法、空间堆叠法、光谱+相位调控法、复振幅法、转角简并性法等。最后,对多功能超表面的研究前景进行了展望。     

面向星载激光测高仪的陆地目标响应函数仿真

面向星载激光测高仪的陆地目标响应函数的时间分布是评价星载激光测高仪使用性能的重要因素。根据星载激光测高仪发射的高斯激光束和目标响应函数的分布特点,采用等间隔同心圆环与等分圆周的方法实现目标的离散化三角网格划分,基于三角网格的均匀性与目标响应函数特征参数的误差模型,以目标响应函数的仿真误差指标为依据,提出一种全新的目标响应函数的时空域参数选取方法。以对地观测星载激光测高仪GLAS的系统参数为输入条件,针对三种典型倾斜度(3、12.5和28.5)的平面目标和多平面目标,通过限定目标响应函数特征参数的2%容限误差,仿真了对应的波形分布,并解算出其特征参数的最大误差不超过1.16%,有效验证了陆地目标响应函数仿真方法的正确性。所得结果对于星载激光测高仪接收脉冲回波的分析、数据反演及其性能评价具有一定的实际应用价值。     

主动式液晶超表面研究进展北大核心CSCD

超表面具有亚波长尺度下精密高效的光波操控能力,但在其单独实现主动式调控方面,目前仍有诸多技术困难亟待克服。液晶与超表面的结合有望发挥各自的长处,实现一种分辨率高、衍射角大、超紧凑的新型主动式光调控器件。以液晶与超表面两部分功能设计的独立与否作为分类依据,回顾了近年来主动式液晶超表面的研究进展,具体包括液晶波片与偏振敏感超表面结合、液晶环境与共振型超表面结合、液晶与超表面光学性质互补等。最后对主动式液晶超表面所面临的挑战以及发展前景进行了讨论和展望。     

基于超表面材料的扇出衍射光学元件

提出一种基于电介质纳米砖阵列的扇出衍射光学元件的设计和实现方案,其纳米砖的深宽比低至1.5。这种扇出衍射光学元件被一束波长为633 nm的入射光束照射时,可以在远场中得到均匀的4×4点阵,发散角为32°×32°,且数值模拟与实验结果吻合良好。基于超表面材料的扇出衍射光学元件具有连续、精确的相位操纵能力和较高的偏振转换效率,并且仅需一步光刻制造工艺,可以广泛应用于工程光学的各种领域,例如光学传感,激光雷达,激光加工等。     

基于超表面材料的光波相位精密操控新技术

近年来,基于超表面材料的研究发现了很多新的光学现象,其中几何相位调制是最具吸引力的方向之一。笔者介绍了超表面材料用于光波相位精密操控方面的研究,包括电磁响应的各向异性、电磁共振等机理研究、以及一系列新概念光器件。研究表明,基于金纳米棒超表面材料制造的计算全息片,能够在波长为630 nm~1 050 nm的宽带范围内高效工作,且在波长825 nm处的衍射效率超过80%;基于硅材料超表面材料制造的光分束器,能够在远场形成衍射角为59°×59°的4×4个均匀点阵,且其衍射效率在波长为1 530 nm~1 565 nm的范围内超过50%;基于硅材料超表面材料制造的偏振分离器,其在纳米棒长轴方向的反射率高达98.5%,在短轴方向透过率达到94.7%,且仅需通过调节纳米棒的宽度,就可以在波长为1 460 nm~1 625 nm的宽带范围内任意选择峰值反射波长。研究结果表明,基于几何相位调制机理的超表面材料在具备连续、任意、精密、高效的相位操控等优点的同时,在制造上却仅需要简单的二台阶微纳光学工艺条件,可用于打造新一代高性能、芯片级的光电子元器件,在光纤通信、军事国防、工业及消费电子等领域得到重要应用。     

大气多次散射效应对星载激光测高仪测距偏差值的影响

大气多次散射效应会使得星载激光测高仪脉冲回波信号发生拖尾现象,导致激光测高仪的测距值出现偏差。根据激光测高仪的工作原理并利用半解析型蒙特卡罗方法,建立了大气多次散射效应条件下的脉冲回波信号及距离偏差的数学模型,并基于GLAS系统参数,仿真分析了云和雾的多次散射效应对距离偏差值的影响规律。结果表明,随着大气参数的变化,距离偏差会呈现不规则的起伏变化。当云层粒子尺度大于150μm或雾的消光系数小于1.68 km-1时,大气多次散射效应对测距偏差值的影响小于1 cm。所得的结论为星载激光测高仪测量天气的选取以及系统参数的优化提供了理论依据。