亚波长金属线栅的设计、制备及偏振成像实验研究

针对红外偏振成像系统,运用等效介质理论,在氟化钙基底上设计了周期为200 nm,深度为100 nm的金属铝栅.模拟计算结果表明,设计的金属铝栅在中红外(3—5 μm)和远红外(8—12 μm)双波段范围内,以及±20°的视场范围内能够提供大于35dB的消光比.利用电子束曝光、反应离子束刻蚀、等离子去胶等工艺完成了金属铝栅的制作.将金属铝栅放在中波红外热像仪前,得到了目标轮廓清晰的偏振图像. 关键词： 亚波长衍射光栅 偏振成像 等效介质理论     

ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备

ZnS是长波红外窗口优选材料之一,而其表面反射率较高;为了减小表面反射,利用耦合波理论,对ZnS衬底表面的亚波长结构参数进行优化设计,得到了具有良好增透效果的最佳亚波长结构参数;并利用掩膜光刻、反应离子刻蚀技术在ZnS衬底表面制备出在8—12 μm波段范围内有明显增透效果的二维亚波长结构,这为ZnS衬底的增透提供了一种新的方法. 关键词： 耦合波理论 表面亚波长增透结构 反应离子刻蚀 硫化锌     

基于特异材料的非完美透镜成像

There is widespread and strong interest in trying to fabricate a metamaterial in which both the permittivity and permeability are equal to -1 in order to achieve sub-wavelength imaging. Several metamaterial constructs have been proposed with varying degrees of success because of inherent losses, limited bandwidth and scattering from the abstracted circuit elements constituting the artificial material itself. A further limitation is the need to capture evanescent components from the object to be imaged that ...     

Fabrication of an Anti-Reflective Microstructure on ZnS by Femtosecond Laser Bessel Beams

As an important mid-infrared to far-infrared optical window, ZnS is extremely important to improve spectral transmission performance, especially in the military field. However, on account of the Fresnel reflection at the interface between the air and the high-strength substrate, surface optical loss occurs in the ZnS optical window. In this study, the concave antireflective sub-wavelength structures (ASS) on ZnS have been experimentally investigated to obtain high transmittance in the far-infrared spectral range from 6 μm to 10 μm. We proposed a simple method to fabricate microhole array ASS by femtosecond Bessel beam, which further increased the depth of the microholes and suppressed the thermal effects effectively, including the crack and recast layer of the microhole. The influence of different Gaussian and Bessel beam parameters on the microhole morphology were explored, and three ASS structures with different periods were prepared by the optimized Bessel parameters. Ultimately, the average transmittance of the sample with the ASS microhole array period of 2.6 μm increased by 4.1% in the 6 μm to 10 μm waveband, and the transmittance was increased by 5.7% at wavelength of 7.2 μm.     

亚波长孔阵列的太赫兹波异常透射研究

利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统,在5—300 K温区下测量了在厚度约200 nm的金属Nb薄膜刻蚀的亚波长圆孔阵列的异常THz波透射情况.实验结果表明,在03—2 THz波段,具有亚波长孔阵结构的金属Nb薄膜的异常透射现象波谱的峰位置与CST（computer simulation technology）软件仿真模拟的结果一致,峰值随温度降低有逐渐增强的趋势. 关键词： 亚波长孔阵列 THz时域光谱技术 异常透射     

光学超振荡与超振荡光学器件

传统光学器件的衍射极限极大地制约了远场超分辨光学系统的进一步发展.如何从光学器件层面突破光学衍射极限瓶颈,实现非标记远场超分辨光学成像,是光学领域面临的巨大挑战.光学超振荡在不依靠倏逝波的条件下,可以在远场实现任意小的亚波长光场结构,这为突破光学衍射极限提供了一条崭新的途径.近年来,光学超振荡现象和超振荡光学器件的相关研究得到了快速发展,在理论和实验上成功地演示了超振荡光场的产生和多种超振荡光学器件,并在实验上展示了超振荡光学器件在非标记远场超分辨光学显微、成像以及超高密度数据存储等应用领域的巨大优势和应用潜力.本文对光学超振荡相关理论、超振荡光学器件设计理论和方法、超振荡光学器件发展现状、超振荡光场测试方法以及超振荡光学器件的应用等方面进行详细介绍和分析.     

一维增透亚波长光栅的研究

将具有高透射性的亚波长光栅置于微机械波长可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)的内腔当中可以提高波长的调谐范围,为了使波长调谐范围达到最优则必须优化高透射性的亚波长光栅使其透射率达到最大。利用严格耦合波法分析了亚波长光栅的占空比、周期、厚度和入射角对其透射率的影响并找出最优的光栅参数。通过计算分析可得,对于TE和TM偏振存在最佳的占空比使其透射率达到99.5%。在文中条件下,它们对应的占空比分别为0.23和0.80。而光栅厚度对于TE和TM偏振透射率的影响是周期性的,在一个周期内存在一个最佳值使其透射率达到最高。在文中条件下,TE偏振的厚度周期是150 nm,TM偏振的厚度周期是300 nm。当光栅参数不变时,无论是TE还是TM偏振光,它们的透射率只有在垂直入射光栅时(入射角为0°)才能达到最大。而通过等效介质原理可以得出,周期对透射率没有影响。最后计算了透射率在光栅厚度和占空比同时变化时的变化趋势,并从中得出最优的光栅参数。     

亚波长金属线阵中一维时间反演电磁波的聚焦机理研究

基于周期金属线阵的等效电介质模型, 并使用传输线理论方法, 得到了金属线阵中时间反演电磁波的解析表达式. 接着, 在等效电介质模型的适用范围内, 讨论了金属线半径、金属线阵周期、金属线阵周期数对时间反演电磁波聚焦的影响. 从而在理论上证实, 这种结构可以实现远场时间反演电磁波聚焦, 同时, 也为时间反演技术提供了工程参考.     

间隔叠合式双层亚波长光栅

提出了一种应用价值较高的防伪光栅结构-间隔叠合式双层亚波长光栅,可以展宽基本光栅的光谱峰值带宽、改善光谱线形和光变效果.分析了亚波长光栅光谱峰值带宽展宽和线形改善的原理,用矢量衍射理论验证了理论分析的合理性,并对特定防伪光变设计要求的双层光栅进行了参量优化和光变特性分析.结果表明,满足同相位条件的光谱线形与基本光栅相同,带宽为基本光栅的两倍;满足反相位条件的光谱线形为准矩形,带宽大于基本光栅;亚波长光栅在传统和非传统照明条件下倾斜均能产生彩色光变效果,且传统照明情况下的光变速率较大,利用这种光变速率差可以制作各向异性光变效果.     

基于空气孔的光子晶体亚波长成像的特性研究

负折射率材料因为其奇异的特性成为广泛研究的对象,尤其是光子晶体平板的完美成像.本文采用空气孔在硅介质中周期性排列构成六角结构的光子晶体结构,用平面波展开法及FDTD方法,研究了该光子晶体的亚波长成像能力还研究了入射波长以及温度漂移对该光子晶体平面亚波长成像的影响.