基于石墨烯太赫兹超表面的特殊波束动态调控
作者:
作者单位:

1.哈尔滨理工大学,电气与电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080;2.哈尔滨理工大学,工程电介质及其应用教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080

作者简介:

鲁金梁(1997-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为多功能太赫兹石墨烯超表面波前调控研究.email:67578252@qq.com.
王序峰(1998-),男,在读博士研究生,主要研究方向为基于石墨烯太赫兹超表面的波前动态调控研究.
王东杰(1999-),男,在读博士研究生,主要研究方向为基于双调控超表面的多功能太赫兹器件研究.
贺训军(1977-),男,教授,博士生导师,主要从事太赫兹超材料/超表面及功能器件的研究.

通讯作者:

贺训军(1977-),男,教授,博士生导师,主要从事太赫兹超材料/超表面及功能器件的研究. email:hexunjun@hrbust.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(62075052)

伦理声明:



Graphene terahertz metasurfaces for dynamic manipulation of special beams
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

1.School of Electrical and Electronic Engineering;b.Key Laboratory of Engineering Dielectric and Applications(Ministry of Education),Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China

Funding:

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    摘要:

    现有的大多数特殊波束(聚焦波束、艾里光束等)超表面通常采用金属结构单元,通过改变单元结构的尺寸和旋转角度等方式进行单一的波前调控,但对动态调谐波前的特殊波束超表面的研究很少。本文突破传统结构的壁垒,利用石墨烯独特的电可调性,构造出利用石墨烯费米能级动态调控波前的特殊波束超表面,可在动态调控波前上实现更灵活的自由性,满足更多、更复杂的相位需求。通过调控石墨烯费米能级获得不同的相位分布,动态调控焦点的空间位置、聚焦开关与焦点个数之间的切换以及影响艾里光束的参数等。所提出的动态调控波前特殊波束超表面可为太赫兹在高分辨成像、聚焦可调平面透镜、光学显微操作、激光微加工、光学子弹成型等方面的应用提供参考。

    Abstract:

    Most existing special beams(focused beams, Airy beams, etc.) metasurfaces usually use metallic materials for a single wavefront modulation by changing the dimensions of the cell structure, the angle of rotation, etc. There are fewer researches on metasurfaces for special beams with dynamically tunable wavefronts. Therefore, breaking the barrier of traditional structures, special beam metasurfaces which utilize Fermi energy levels of graphene to dynamically modulate the wavefront are constructed. Stronger freedom in dynamically modulating the wavefront can be realized in order to achieve more and more complex phase requirements. Focusing metasurfaces with tunable wavefront and tunable Airy beam metasurfaces are designed, different phase distributions are obtained by tuning the Fermi energy levels of graphene. Utilizing the dynamic wavefront, the spatial position of the focal point, the switching of the focusing switch with the number of focal points, and the parameters affecting the Airy beam can be regulated.The proposed dynamic tunable wavefront special beam metasurfaces are helpful for terahertz applications in high-resolution imaging, focus-tunable planar lenses, optical micromanipulation, laser micromachining, and optical bullet molding.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

鲁金梁,王序峰,王东杰,贺训军.基于石墨烯太赫兹超表面的特殊波束动态调控[J].太赫兹科学与电子信息学报,2024,22(4):365~372

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  • 收稿日期:2023-12-01
  • 最后修改日期:2023-12-25
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  • 在线发布日期: 2024-04-29
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