童秀倩，陈　明

(桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林　541004)



U形纳米阵列反射型1/4波片的设计

童秀倩，陈明

(桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林541004)

针对传统光学元件存在体积大、带宽窄、加工难度大等问题，设计了一种U形结构纳米阵列的反射型1/4波片。运用三维时域有限差分(FDTD)法，分析了不同几何单元尺寸对光学反射特性的影响。通过调节U形纳米天线的几何尺寸，能很好地控制反射电场的振幅和相位分量。通过优化设计，在1.55 μm波长处实现了1/4波片的功能。所对应的反射率高达87.5%，波片厚度只有160 nm，并且在180 nm的超宽波长范围内，2个正交方向的相位差变化低于π/2的2%。

时域有限差分法；U形纳米阵列；1/4波片

极化是电磁波所具有的一个重要特性，一直以来人们都希望按照人的意愿自由控制电磁波的极化。传统的光学元件(如透镜、棱镜、波片等)主要通过在光束传播路径上的连续相位积累实现对透射场(反射场)的极化和相位的控制[1]。通常，光在光学元件中的传播距离要远大于波长，导致所设计的器件体积大，难以集成。随着微纳领域对光学器件需求的增加和纳米加工技术的发展，出现了一种超表面(metasurface)新型材料。超表面是一种超薄二维阵列平面，在平面上制备一些亚波长的周期(非周期)的金属或者非金属结构单元[2-3]。超表面打破了传统基于传播效应的思想，通过合理设计亚波长谐振单元，使透射场(反射场)引入突变的相位。目前，已可利用超表面任意控制光波偏振态和波前[4-8]，超表面还可以实现超透镜[9-12]、增强光透射[13-16]、螺旋光束[3,17]、全息[18-20]、超吸收[21]等功能。……