超宽带高效率偏振转换：多等离子体共振超表面研究

"这篇研究论文发表在《中国物理B》(Chin.Phys.B)第25卷第8期(2016)，编号084202，标题为'具有多个等离子体共振模式的超宽带和高效偏振转换超表面'，作者包括董果香、施宏宇、夏颂、李玮、张安学、徐卓和魏晓勇，来自西安交通大学的电子材料研究实验室和电子与信息工程学院。文章于2016年1月4日提交，3月31日完成修订，6月25日在线发表。" 本文介绍了一种新型的超表面设计，该设计实现了高效率的超宽带交叉偏振转换。超表面由一系列单元谐振器组成，每个谐振器结合了H形结构和两个矩形金属贴片。这种设计巧妙地利用了不同等离子体共振模式，使得对光的偏振状态可以进行有效操控。 在单元谐振器中激发的不同等离子体共振模式是实现超宽带偏振转换的关键。这种交叉偏振转换器的工作带宽占据了中心频率的82%，这表明其具有极宽的频率响应，能在广泛的光谱范围内有效地转换光的偏振状态。 超表面是一种人工微结构阵列，它能够操纵电磁波的传播特性，如方向、相位和偏振。在这种情况下，通过设计H形结构和矩形金属贴片的几何形状和尺寸，研究人员能够控制超表面单元内的电场分布，从而激发不同的等离子体共振，这些共振相互作用并导致偏振转换。 等离子体共振是金属纳米结构中电子集体振荡的现象，当入射光的频率与这种振荡相匹配时，会导致强烈的局部电场增强。这种增强的电场可以有效地改变入射光的偏振状态，从而实现高效的偏振转换。 此外，这种超宽带特性对于各种应用非常重要，例如在无线通信、光学成像、光电子器件和天线技术中，其中宽频带操作能够覆盖多种通信频段或光学窗口。高效性能则意味着在较宽的频率范围内，转换效率保持在较高水平，减少了能量损失。 这篇研究论文提出了一种创新的超表面设计，利用多个等离子体共振模式实现超宽带、高效率的偏振转换。这一成果不仅加深了我们对等离子体共振现象的理解，也为未来设计更先进的光学和光电子设备提供了新的思路和技术基础。