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公开(公告)号：CN110794596A
公开(公告)日：2020-02-14
申请号：CN201911111543.X
申请日：2019-11-14
申请人： 南开大学
摘要： 本发明涉及一种基于石墨烯-介质复合超表面的反射式宽频带动态偏振控制器，属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域。该偏振控制器包括四层结构，最下层为金属基底（1），中间为低折射率介质（2），最上层为嵌入低折射率介质（2）中的高折射率介质超表面阵列（3），同时使超表面阵列的上表面裸露于空气中，在低折射率介质层与高折射率介质超表面之间为均匀单层石墨烯（4）。石墨烯层（4）与金属基底（1）间设有偏置电压控制装置（5），通过改变石墨烯的电导率，在一定频率范围内将线偏振光转化为正交线偏振光或圆偏振光。本发明集成了半波片和四分之一波片的双功能，且具有效率高、结构简单、易于集成等优点。
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公开(公告)号：CN113031139B
公开(公告)日：2022-07-05
申请号：CN201911352363.0
申请日：2019-12-25
申请人： 南开大学
IPC分类号： G02B5/18
摘要： 本发明涉及一种3D打印的实现高效率透射式大角度偏折的双层均匀光栅，属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域。本发明的结构包括三层，下层为均匀介质光栅（1），中间为介质间隔层（2），上层为与下层同周期但不同占空比的均匀介质光栅（3）。每个周期内上下层均仅包含一个栅条结构，且上下栅条的一侧保持平齐，构成不对称的双层光栅。通过适当选取光栅的周期及内部栅条尺寸，可将垂直入射的亚太赫兹波高效率地透射并偏折到接近光栅表面的大角度方向。本发明易设计、易加工，可利用3D打印技术快速成型，成本低，为极端亚太赫兹功能器件的发展提供了新方案。
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公开(公告)号：CN112578490A
公开(公告)日：2021-03-30
申请号：CN201910939048.1
申请日：2019-09-30
申请人： 南开大学
摘要： 本发明涉及一种3D打印的低折射率大角度偏折稀疏光栅，属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域。本发明的结构包括三层，最下层为金属基底（1），中间为低折射率介质层（2），最上层为同种低折射率介质构成的周期性稀疏光栅（3）。低折射率介质在亚太赫兹波段折射率约为1.5且损耗小。通过适当选取稀疏光栅的周期及内部栅脊尺寸，可将垂直入射的亚太赫兹波高效率地反射到接近光栅表面的大角度方向。本发明可利用3D打印技术快速加工成型，成本低，结构紧凑，为亚太赫兹功能器件的发展从材料体系、加工手段、设计机理方面提供了新方案。
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公开(公告)号：CN111679456A
公开(公告)日：2020-09-18
申请号：CN202010648859.9
申请日：2020-07-08
申请人： 南开大学
IPC分类号： G02F1/01
摘要： 本发明公开了一种相位可控的超薄亚太赫兹涡旋矢量光束生成器的设计方法，该器件由顶层金属微结构、介质层、底层金属栅构成，器件的设计方法包括：在横向上分为八个扇区；适当选取每个扇区内顶层金属微结构的单元形状尺寸和底层金属栅的栅取向，可提供随扇区变化的相位和偏振分布，其中底层金属栅主要控制偏振方向，顶层金属微结构主要控制透射相位，二者之间构成法伯腔，可提高偏振转化的效率和透射相位的变化范围，实现任意拓扑电荷数的涡旋矢量光束的产生。本发明提供的设计方法直观简单，器件结构紧凑，可直接将线偏振太赫兹源转化成高质量特殊结构光辐射，在太赫兹成像系统中有重要应用前景。
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公开(公告)号：CN113917763A
公开(公告)日：2022-01-11
申请号：CN202010654618.5
申请日：2020-07-10
申请人： 南开大学
摘要： 本发明公开了一种基于光泵浦石墨烯‑介质复合超表面的太赫兹放大器，该放大器包括四层结构，底层为金属基底(1)，中间层为低折射率介质(2)，上层为嵌入低折射率介质(2)中的高折射率介质谐振单元阵列(3)，上表面紧贴着一层石墨烯(4)，通过高功率红外激光泵浦，可控制石墨烯的动态电导率为负值，利用高折射率介质谐振单元的高Q谐振增强石墨烯与太赫兹波的相互作用，在谐振频率附近实现显著的太赫兹波相干放大。本发明结构简单紧凑，可为太赫兹系统提供高效、高集成度的放大器件。
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公开(公告)号：CN113341562A
公开(公告)日：2021-09-03
申请号：CN202110684031.3
申请日：2021-06-21
申请人： 南开大学
摘要： 本发明公开了一种基于非局域衍射调控的高数值孔径超透镜的设计方法。采用将透镜所需相位分段并进行逐段非局域衍射调控的设计方法，可以大大提升高数值孔径超透镜的聚焦效率，使超透镜的构成材料不再局限于金属和高折射率介质，而是拓宽至任意透明介质。将透镜的相位分布曲线折叠并进行分段，对每一段作周期延拓之后傅里叶变换，从而得到每个衍射级的衍射效率和相位。通过反向优化的方法设计每一段相位曲线对应的一维偏振无关光栅，并将其逐段组合，构成柱状聚焦的超透镜。最后将柱状超透镜绕中心旋转，从而得到圆环状的二维聚焦超透镜。在波长2.14mm的太赫兹波处，采用可3D打印的聚乳酸设计出了数值孔径为0.94的偏振无关高数值孔径超透镜，聚焦效率达到了37.5％。
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公开(公告)号：CN113031139A
公开(公告)日：2021-06-25
申请号：CN201911352363.0
申请日：2019-12-25
申请人： 南开大学
IPC分类号： G02B5/18
摘要： 本发明涉及一种3D打印的实现高效率透射式大角度偏折的双层均匀光栅，属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域。本发明的结构包括三层，下层为均匀介质光栅（1），中间为介质间隔层（2），上层为与下层同周期但不同占空比的均匀介质光栅（3）。每个周期内上下层均仅包含一个栅条结构，且上下栅条的一侧保持平齐，构成不对称的双层光栅。通过适当选取光栅的周期及内部栅条尺寸，可将垂直入射的亚太赫兹波高效率地透射并偏折到接近光栅表面的大角度方向。本发明易设计、易加工，可利用3D打印技术快速成型，成本低，为极端亚太赫兹功能器件的发展提供了新方案。
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公开(公告)号：CN110794596B
公开(公告)日：2021-03-09
申请号：CN201911111543.X
申请日：2019-11-14
申请人： 南开大学
摘要： 本发明涉及一种基于石墨烯‑介质复合超表面的反射式宽频带动态偏振控制器，属于新型人工电磁材料和太赫兹科学技术领域。该偏振控制器包括四层结构，最下层为金属基底（1），中间为低折射率介质（2），最上层为嵌入低折射率介质（2）中的高折射率介质超表面阵列（3），同时使超表面阵列的上表面裸露于空气中，在低折射率介质层与高折射率介质超表面之间为均匀单层石墨烯（4）。石墨烯层（4）与金属基底（1）间设有偏置电压控制装置（5），通过改变石墨烯的电导率，在一定频率范围内将线偏振光转化为正交线偏振光或圆偏振光。本发明集成了半波片和四分之一波片的双功能，且具有效率高、结构简单、易于集成等优点。
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公开(公告)号：CN111679456B
公开(公告)日：2023-04-18
申请号：CN202010648859.9
申请日：2020-07-08
申请人： 南开大学
IPC分类号： G02F1/01
摘要： 本发明公开了一种相位可控的超薄亚太赫兹涡旋矢量光束生成器的设计方法，该器件由顶层金属微结构、介质层、底层金属栅构成，器件的设计方法包括：在横向上分为八个扇区；适当选取每个扇区内顶层金属微结构的单元形状尺寸和底层金属栅的栅取向，可提供随扇区变化的相位和偏振分布，其中底层金属栅主要控制偏振方向，顶层金属微结构主要控制透射相位，二者之间构成法伯腔，可提高偏振转化的效率和透射相位的变化范围，实现任意拓扑电荷数的涡旋矢量光束的产生。本发明提供的设计方法直观简单，器件结构紧凑，可直接将线偏振太赫兹源转化成高质量特殊结构光辐射，在太赫兹成像系统中有重要应用前景。
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公开(公告)号：CN113341562B
公开(公告)日：2022-11-22
申请号：CN202110684031.3
申请日：2021-06-21
申请人： 南开大学
摘要： 本发明公开了一种基于非局域衍射调控的高数值孔径超透镜的设计方法。采用将透镜所需相位分段并进行逐段非局域衍射调控的设计方法，可以大大提升高数值孔径超透镜的聚焦效率，使超透镜的构成材料不再局限于金属和高折射率介质，而是拓宽至任意透明介质。将透镜的相位分布曲线折叠并进行分段，对每一段作周期延拓之后傅里叶变换，从而得到每个衍射级的衍射效率和相位。通过反向优化的方法设计每一段相位曲线对应的一维偏振无关光栅，并将其逐段组合，构成柱状聚焦的超透镜。最后将柱状超透镜绕中心旋转，从而得到圆环状的二维聚焦超透镜。在波长2.14mm的太赫兹波处，采用可3D打印的聚乳酸设计出了数值孔径为0.94的偏振无关高数值孔径超透镜，聚焦效率达到了37.5％。
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