超透鏡的可調(diào)諧機(jī)理研究與數(shù)值仿真.pdf

1、光學(xué)成像技術(shù)是人們認(rèn)識(shí)和研究微觀領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，一直以來(lái)都是科學(xué)研究的重要方向之一。超透鏡成像技術(shù)利用表面等離子激元效應(yīng)實(shí)現(xiàn)倏逝波成像，突破傳統(tǒng)的光學(xué)衍射極限，是目前光學(xué)成像領(lǐng)域的前沿研究方向。然而，目前超透鏡面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是，超透鏡結(jié)構(gòu)一旦確定，由于金屬材料具有較高的色散特性，使得超透鏡的工作波長(zhǎng)為單一波長(zhǎng)，當(dāng)入射波長(zhǎng)發(fā)生改變時(shí)，其成像性能無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)諧。為了使超透鏡技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化，還需要進(jìn)一步研究，當(dāng)入射波長(zhǎng)發(fā)生改變時(shí)，如何

2、能夠?qū)崿F(xiàn)成像性能的實(shí)時(shí)調(diào)諧。
　　本論文提出一種可調(diào)諧的超透鏡成像技術(shù)，當(dāng)入射波長(zhǎng)偏離原始的工作波長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)電光效應(yīng)調(diào)節(jié)超透鏡中電介質(zhì)的介電常數(shù)，來(lái)補(bǔ)償金屬的介電常數(shù)因色散而發(fā)生的改變，從而實(shí)現(xiàn)超透鏡的可調(diào)諧功能。本論文首先理論分析了遠(yuǎn)場(chǎng)超透鏡和雙曲超透鏡的可調(diào)諧機(jī)理，然后在傳統(tǒng)的超透鏡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)出可調(diào)諧超透鏡的結(jié)構(gòu)模型。并利用時(shí)域有限差分法對(duì)可調(diào)諧超透鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真，探索外部電場(chǎng)和各個(gè)成像性能參數(shù)之間的關(guān)系，

3、并對(duì)可調(diào)諧超透鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提高了超透鏡的調(diào)諧靈敏度。最后對(duì)可調(diào)諧超透鏡的加工工藝展開初步的探討。
　　理論研究和數(shù)值仿真驗(yàn)證分析的結(jié)果都顯示了可調(diào)諧超透鏡具有以下兩個(gè)新奇的功能:一方面，當(dāng)入射波長(zhǎng)偏離原始工作波長(zhǎng)時(shí)，可調(diào)諧超透鏡通過(guò)調(diào)節(jié)外部電壓能夠?qū)Τ上裥阅苓M(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)諧，拓寬了超透鏡的工作波長(zhǎng)范圍，解決了實(shí)際應(yīng)用中由于波長(zhǎng)不匹配而造成超透鏡無(wú)法正常工作的難題;另一方面，可調(diào)諧超透鏡也能夠?qū)ξ矬w成像的焦點(diǎn)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)諧