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Annalen der Physik: 新型介质-金属复合超表面实现太赫兹波段宽

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-07-03

  Hz)左右的电磁波,这一波段介于红外与微波之间。由于其独特的频谱位置,它具有较低的光子能量、高穿透性以及指纹谱性,可以广泛的应用于无损检测、药品鉴别和无线高速通信领域。偏振作为电磁波的一项基本属性,在成像、显示及信号传输方面具有重要的应用。因此,研究该波段的偏振变换具有很大的科学和应用价值。然而,现有研究主要依赖天然晶体材料,存在体积大、造价高、色散严重等问题,而且它只能工作在窄带范围制约了其发展。所以,一直以来人们希望可以在太赫兹波段实现宽带的偏振变换。

  最近,南开大学常胜江教授课题组发现周期渐变的梯度介质光栅相比普通光栅具有更大的双折射系数(约为0.4)以及较小的色散,可以作为太赫兹波段人工波片使用。并巧妙地将金属栅集成在介质光栅背面并与正面光栅取向成45°,提出了一种新型介质-金属复合超表面结构, 并发现在亚波长尺度下,前后表面之间存在一种局域谐振的物理机制,大大增强了偏振转化效率、扩展了工作带宽。另外,当同一偏振光反向入射该器件时被禁止,因此也可以起到单向传输的功能。

  结果显示,该器件在0.2-1.2THz宽带范围内实现了30dB的非对称传输,偏振转换效率在90%左右。该项工作为太赫兹波段人工低色散、偏振控制及单向传输研究提供了很好的设计思路。相关论文发表在Annalender Physik (DOI: 10.1002/andp.201700151)上。

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