新型高效片上集成超表面偏振调控器研究

基本信息
批准号:61705127
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李志伟
学科分类:
依托单位:上海工程技术大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许昊,鲁敦科,徐果,尹腾飞,胡晛
关键词:
表面等离激元人工媒质器件超表面超材料
结项摘要

Wave plates (polarizers), as a kind of optical device, are widely used in the polarization characteristics analysis of optical signals. However, the traditional polarizing devices have strict requirements on the thickness and materials of fabrications, resulting in the low polarization conversion ratio (PCR) and difficulties in the on-chip integration. In view of these problems, this project has developed a high-performance and on-chip integrated metasurface wave plates based on double plasma surface(s) symmetric configuration.. Due to the advantages of metasurface in terms of loss, performance and on-chip integration, this project intends to combine high-transmission and polarization properties of double plasma surface symmetric configuration to realize the free manipulation of the electromagnetic wave polarization. The project focuses on the theoretical model, design, performance and manipulation of metasurface wave plates. The following objectives are achieved step by step: 1. Establishing theoretical model, and obtaining ultra-thin, high-transmission and on-chip integrated wave plates. 2. Studying mechanism of polarization manipulation, and exploring the new scheme of bandwidth expansion. 3. Integrating with the detector to achieve combined detection of energy, polarization and phase information.. The implementation of this project will be of great application value in metasurface wave plates replacing traditional devices, and has an important role in metasurface on-chip integrated devices.

偏振调控器作为一种常用光学器件,在光信号的偏振特性分析中具有广泛的应用。然而,传统偏振器件对器件厚度及制作材料要求苛刻,致使其偏振转换率不高且片上集成困难,针对此问题,本课题基于双层等离子表面对称结构研制一种高效、片上集成超表面偏振调控器。. 基于超表面在损耗、性能调控及片上集成等方面的优点,本课题拟将双层等离子表面对称结构超表面的高透特性与偏振特性完美结合,实现对电磁波偏振态的自由调控。课题围绕超表面偏振调控器件的理论建模、设计制作、性能及可调谐等方面展开研究,分层次、有步骤的实现以下目标:1、建立理论模型,获取具有超薄、高透、可片上集成等优点的偏振器件;2、分析偏振调控机理,探寻宽带偏振调控新方案;3、与探测器一体化集成,实现能量、偏振和相位信息的综合探测。. 本课题的研究将会在超表面偏振器件取代传统偏振器件方面具有广泛的应用价值,在超表面片上集成器件方面具有重要的推动作用。

项目摘要

针对传统偏振器件对厚度及制作材料要求苛刻等问题,利用等离激元超表面实现高效、可片上集成偏振调控器。从偏振特性的物理机理出发,分步骤、有序地完成了以下目标:基于全介质超表面实现一种高效宽带偏振旋转器,该方案采用双层全介质超表面,偏振光可在双层全介质超表面中实现多次偏振转换;提出并设计运行在小周期和高阶模式的超表面,理论证明了周期的变化与高阶模式具有等同的作用;基于全介质惠更斯超表面实现一种高透聚焦透镜,该方案具有较低的纵横比,为微纳光子集成器件提供了较好的解决方案;设计一种双L型结构实现红外波段宽带高效偏振转换,该方案所提出的QWP是两个HWPs的组合;设计一种可见光波段具有高阶光束聚焦和异常折射的多功能器件;设计并制备一种红外波段高定向、高Q因子窄带热辐射源,该辐射源在红外10 μm附近Q因子大于120。.本课题的研究在超表面偏振器件取代传统偏振器件方面具有广泛的应用价值,在超表面片上集成器件方面具有重要的推动作用。项目申请发明专利3项,已授权1项;发表国内外学术论文30余篇,其中SCI收录15篇;培养研究生10名,已毕业3名,其中一名被录取为博士研究生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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