摘要光学人工结构包括光子晶体和超颖材料（Metamaterial），是一类能按照特定需要 来设计物理属性的特殊材料，这为操控光和设计光子器件提供了前所未有的灵活性。利 用人工设计的基本结构单元，设计相应的组成结构和尺寸，控制人工材料的整体属性， 从而获得我们需要的介电常数和磁导率，让我们将物理材料的应用拓展到自然界不存在 的范畴。本文从梯度指数超材料，基于超颖表面的宽带平面聚焦镜，基于超颖材料的完 美透镜等方面，研究利用人工光学结构实现光的相位调控，并利用超材料的相位调控手 段，最终设计与实现相应的功能器件。77744

毕业论文关键词 相位调控 超颖材料 负折射率 完美透镜

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Research on phase modulation of optcal artificial structure

Abstract Optical artificial structures can usually be pided as two categories: photonic crystals and metamaterials。 They can possess new physical features by design and provide unprecedented feasibility in designing optical devices。 By designing the parameter configuration and structural configuration of the elementary cells, the overall physical features can be obtained as required, and the effective permeability and permittivity can be extended to the range that unfound in nature。 In this thesis, we start from the topics such as gradient index metamaterial, broadband focusing mirror, analyze the phase manipulation with artificial structures, and eventually designed and realized the devices with the phase manipulation technique。

Keywords  Phase control   Metasurfaces  Negative refraction  Perfect lens

目 次

1 引言 1

2 梯度超材料的相位调控 4

2。1 开口环形谐振器（SRRs） 4

2。2 复合梯度超材料 5

3 基于相位调控的超颖表面聚焦平面镜 11

3。1 MIM 配置超材料 11

3。2 超颖表面聚焦平面镜 12

结 论 16

致 谢 17

参 考 文 献 18

1 引言

光学人工结构包括光子晶体和超颖材料（Metamaterial）[1]，通过特殊设计可具有许多反 常的物理性质。超颖材料是一种按照人们的意愿设计、能实现特定介电常数和磁导率的电磁 材料。超颖材料主要有三个重要特征：(1)具有奇特的物理性质；(2)具有一定规律的人工结 构：(3)其性质往往不主要由构成材料的本征性质决定，而是由其中的人工结构决定。

利用人工设计的“基本粒子”，其中最为人熟知的例子是开口环谐振器（SRR）[2]，将其 周期性排列植入到基体材料体内或基体材料表面，通过加工合成等工艺构成具有新颖特性的 复合材料，因其良好的电磁特性和响应功能已经在电磁器件的设计和制造中得到了很好的应 用，在电磁学、材料科学、固体物理学和光学领域获得了广泛的关注和研究。文献综述