论文总字数：21148字

摘 要

ABSTRACT 2

第一章 绪论 3

1.1光所具有的偏振现象 3

1.2偏振片的制作 3

1.3偏振片的种类 4

1.4偏振片的工作原理 4

1.5关于偏振片的性能参数 5

第二章 基于CST软件的使用及模型的建立 6

2.1 本课题要研究或解决的问题 6

2.2 研究的具体操作步骤 6

第三章 基于矩阵孔阵列偏振片的透射谱 17

3.1 利用CST软件计算透射谱 17

3.2 实验操作 25

3.3透射谱分析以及与实验和理论结果比对分析 30

第四章 电场、磁场、电流及能流 32

第五章 结论 37

参考文献 38

致谢 40

摘 要

集成光路是目前物理学的光学研究的热点方向，可以类比成集成电路，集成光路主要是将传统的光学元件和器件联结在一起，同时将传统的一些透镜、棱镜、光耦合器和光栅等分立光学器件进行平面化及微型化后构成的一种集成化光学系统，为了使光学系统减小体积、加强抗振能力、减轻重量、降低功耗、提高可靠性并降低噪声及增强带宽。相应的，各类光学器件，包括偏振片，也要往微米、纳米方向缩小从而方便集成光路的设计。

截止目前，人们对偏振片的研究还仅限于简单的光栅阵列，而对于能适用于集成光路的矩形孔阵列的偏振片研究还没有涉及，而在目前偏振片正处于急速发展的时代，这对于新型的偏振片的开发与研究更为迫切，所以，所以我们此次希望寻找最佳的基于矩形金属孔阵列结构的微波段的偏振片。

关键词：毫纳光学；集成光路；毫米偏振片

ABSTRACT

The integrated optical path is currently the focus of the optical research in physics, and can be analogized to an integrated circuit. The integrated optical path is mainly to connect traditional optical components and devices together, and at the same time, separates some traditional lenses, prisms, optical couplers, and gratings. An integrated optical system formed by planarization and miniaturization of an optical device, in order to reduce the size of the optical system, enhance vibration resistance, reduce weight, reduce power consumption, increase reliability, reduce noise, and enhance bandwidth. Correspondingly, all types of optical devices, including polarizers, have to be scaled down to the micron, nanometer, and millimeter scales to facilitate the integration of the optical design.

Up to now, people's research on polarizers is still limited to simple grating arrays, and studies on polarizers that can be applied to an array of rectangular apertures of integrated optical circuits have not been involved, and in the current era of polarizers are rapidly developing. The development and research of new types of polarizers are more urgent, so we are looking for the best polarizer based on the rectangular segment of the metal aperture array.

Key words: millimeter optics; integrated optical path; millimeter polarizer

第一章 绪论

1.1光所具有的偏振现象

物理学家马吕斯经过在1809年的实验中，通过实验，进而发现了光的偏振现象。马吕斯在实验中首先将一束自然光以角度为57°角入射在玻璃板A上，而反射光线也将以同样的入射角反射到玻璃板B上，随着玻璃板B绕此反射光线转动时，由B产生的反射光线强度将随之发生改变。实验发现当A与B的入射面平行时反射光会达到最强，而当A和B的入射面垂直时反射光则为零。实验结果证明A的反射光应该为线偏振光，振动的方向应与入射面为垂直关系，B的作用则是检测光是否具有偏振效应。为了验证马吕斯实验的准确性与真实性，巴克拉在1906年做了关于双散射实验，向世界公开了X 射线的横波偏振特性。

光的偏振现象主要是通过光的在传达振动方向与传播方向的不一致，这是成为了电磁波的横波区别于其它纵波的一个最主要显著的标识之一，正是由于横波具有产生偏振的作用，因此光的偏振更加证明了光具有有波粒二象性中的波动性。因而根据光的偏振特点，可以将光分为几个类别：部分偏振光、自然天然光和线偏振光。自然光即两个为相互垂直关系的、呈非相干的且强度相同的光的即电磁波的振动；部分偏振光光包含两个相互垂直的、非相干的、强度不同的光振动；而线偏振光则只包含一个方向的偏振。

1.2偏振片的制作

根据光的偏振原理，人们制成了偏振片以满足需求。在自然界中存在一些物质可以吸收在一个方向振动的光，从而达到让垂直于这个方向振动的光通过，这种物质我们叫做二向色性物质。毕奥于1815年发现了电气石晶体具有二向色性，利用它的原理，进而他制作了第一批利用电气石晶体作为材料的起偏器。假如一个偏振器件只允许处于特定立面内振动的光穿透，可以把这个平面叫做偏振面，而关于这个偏振方向我们称之为偏振器的透光轴。除此之外，天然偏振片的制作应选择合适的晶体，但一般的晶体很难满足其要求，同时其制作的工艺较为复杂，造成天然偏振片价格昂贵且难以获得产量低。而对于人造偏振片而言，其制作方法简单，产量达，易于获得，而获得广泛使用。第一种人造偏振片是由兰德在1938年制作的了H型偏振片，他的材料主要为分子栅栏。首先他先将聚乙烯醇薄膜应用水蒸气浴的措施使得薄膜发生均匀加热拉伸的现象，通过这种操作会让处于无序的而且彼此衔接的长键分子在同一方向处于拉伸过程中处于一种排列整齐摆列的方式，再将其浸入含有碘的溶液中，这将使得碘分子结合到已被直拉的分子当中去，最终将构成一条碘链。再经干燥晾干处理之后的H型偏振片便制作完成，并且这种偏振片在市场中得到了广泛的使用。

世界上最早的偏振片的材料主要为的塑料板，这种塑料板中间能产生偏振光线，再在塑料板的两面图涂上相应的保护膜即可制成。

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