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多波长及宽带超表面色散特性研究的任务书
任务书
一、背景
超表面（metasurface）作为一种新型二维人工介质结构，具有很多独特的物理特性。作为一种表面等效介质，超表面可以用于改变电磁波的传播方向、极化状态、相位等性质，因此在光电学、微波器件等领域有着广泛应用。近年来，基于超表面的光学器件的研究成为了热点，不少学者提出了一些特殊设计的超表面器件，如超透镜、角度选择表面等。
然而，现有大多数超表面器件的工作波长范围只有在单色或窄带范围内，而在广泛光谱上都表现良好的超表面还尚未取得重大突破。
二、任务
本研究课题主要涉及到多波长及宽带超表面色散特性研究。通过分析和实验，研究不同波长和宽带下超表面的色散关系和参数，探讨超表面的光学性能以及更广泛的应用前景。具体包括以下任务：
1.研究不同波长下超表面的反射特性，分析其反射、折射和透射等物理过程；
2.在超表面上设计多色散元激光器，探讨波长选择的目的和意义；
3.分析宽带超表面的暗场光谱特性，理解其在窄带和宽带光谱监测方面的应用；
4.研究宽带和多波长传输下超表面的质量因子，并以此来考察超表面在光学通信中的应用前景；
5.利用数值仿真和实验验证结果，发掘超表面在宽带和多波长应用中的潜力。
三、研究方法
本文主要采用的研究方法有以下几种：
1.分析和总结超表面的理论知识，特别是超表面的色散性质和光学特性；
2.借助电磁模拟软件及其他相关仿真工具，进行超表面场景模拟和性能设计；
3.利用激光和光子学实验室的设备和光学实验平台，开展实验，验证超表面的色散性能；
4.探究超表面在宽带和多波长应用中的潜力，提出并推广超表面在光电子领域的应用。
四、预期成果
通过本研究，预期可以获得以下成果：
1.关于超表面的反射特性、色散关系和性能特性的详细分析和评估；
2.设计和制作出一些新型的多色散元激光器；
3.分析宽带超表面的暗场光谱特性，提出其在窄带和宽带光谱监测方面的应用策略；
4.基于研究所得，探讨超表面在宽带和多波长应用中的应用前景，推动其在光电子领域的进一步发展。
五、参考文献
[1]W.L.Barnesetal.“Opticalmetmaterials,”Nature,424,824-830(2003)
[2]X.Nietal.“Metasurfaces:anewfrontierinflatoptics,”Adv.Opt.Mater.,5,1600821(2016)
[3]Y.H.Fuetal.“BroadbandC-andL-bandmulti-channeladd-dropfiltersbasedonmetasurface,”Opt.Express,23(3),3795-3802(2015)
[4]A.Y.Zhuetal.“Designanddemonstrationofhigh-efficiencya-Si:Hsolarcellsbasedonadouble-layerdesignersuperstratestructure,”J.Cryst.Growth,385:1-10(2014)
[5]T.Roger,etal.“Metasurfacehologramsforvisiblelightandcolour,”NatureCommunications,6:8245(2015)