关键词： 微结构   安全毯   柔性电极材料   压力分布   传感元件  

摘要： 随着人工成本的增加和工业4.0的提出,复杂的工厂车间操作变得更加自动化,机械安全变得越来越必要。安全毯能够将外界的压力信号转换为电信号,对有害于人体的危险源进行判断和预警,有效的保证车间安全。本文研究了基于柔性电极材料和微结构传感元件的压力传感器单元,并以传感器单元为基础设计了传感器阵列,将其应用于安全毯系统。利用设计的压力传感器阵列、传感器信号采集电路、多功能数据采集卡和运用LabVIEW软件设计的信号采集和分析软件,构建了整套智能安全毯系统。主要工作内容和成果如下:1、利用V槽结构,分析并建立了传感器的压阻效应的理论模型基于良好力敏特性的柔性电极材料和微结构传感元件设计了压力传感器单元和传感器阵列,并分析了它们的工作原理。2、提出一种基于温差压印的新型柔性传感系统封装方法。该方法采用身体粘接,粘接效果好,并且保证了传感器性能的稳定。设计了一种使用铜环将柔性压力传感器的柔性引线与金属导线压接在一起的新的连接方式,这种引线连接方式工艺简单,在不破坏柔性引线的基础上保持导线与传感器的稳定连接。3、设计了安全毯的结构,采用新型柔性压力传感器阵列进行压力传感,扩大了安全毯的压力测量范围和应用场景。基于数据采集卡设计了安全毯的信号采集电路,对安全毯的受力数据进行采集和分析。4、基于LabVIEW编制了安全毯的信号采集系统,具有采集参数选择、压力信号采集和处理、信号数据保存和报警等主要功能。对以压力传感器阵列为核心的安全毯进行了压力分布测试,通过实验验证了安全毯及传感器阵列的设计的可行性与正确性。

关键词： 相变存储材料   相变异质结   原位透射电镜   电脉冲   二维有限元模拟  

摘要： 人工智能等数据密集型产业的发展,对数据的存储介质和处理介质提出了极高的要求。作为利用材料相变产生的电阻差来进行数据存储的PCRAM(Phase-change random access memory)因为其所具有的较好的性能优势有望应用于非冯诺依曼计算架构中。这就对PCRAM性能提出了更高的要求,不仅需要进行数据存储,同时还需要承担计算任务。然而,目前的PCRAM器件在可逆相变过程中的电阻具有较大噪声和漂移,从而影响其应用。最近出现了一种新型的相变异质结(Phase-change heterostructure,PCH),通过在相变层SbTe(ST)层中嵌入TiTe(TT)层,来限制元素迁移,极大改善了阻值稳定性。PCH存储器件具有较快的相变速度、较低的噪声、较长的循环寿命、能稳定保持多个阻态等一系列优异的性能,应用前景非常广阔。但是为了进一步提升其性能,保证实现其大规模应用,需要以如下问题的解决为前提。比如与其循环寿命紧密相关的失效机制、与其相变速度和低噪声紧密相关的相变机制以及其具有多个中间态的原因等。这些微观结构问题的探究难以通过宏观测试手段实现而依赖于原位技术。目前针对器件单元或者薄膜材料特定区域进行原位观测还未有现成的解决方案。因此,我们发展了针对具有复杂结构的PCH器件单元与薄膜材料制备无损原位通电样品的方案,利用先进的结构表征手段以及原位技术,同时结合二维有限元模拟的方法对PCH进行了原位电学研究,探究了其电驱动微观结构演变过程、失效机制、循环稳定性和相变的非均一特性。具体成果与结论如下:1、我们开发了一种针对具有复杂结构的PCH器件单元与薄膜材料制备无损原位通电样品的方案,保证了既能针对特定区域实现通电,又能在原子尺度进行观测。为原位揭示其电驱动相变机制提供了保证。2、PCH存储单元的失效机制与其循环寿命紧密关联,但是其失效过程中的微观结构变化还不清晰。本文利用原位手段探究了PCH存储材料失效过程中的结构变化和元素迁移等问题,同时利用二维有限元模拟探究了原位通电过程中热动力学转变机制以及温度场对相变失效的影响,解释了直流通电容易造成PCH器件单元失效和脉冲电流能够实现RESET过程的原因。通过对整个通电过程的模拟,我们对热场分布随时间尺度的变化以及局域温度的变化过程有了进一步了解,这对优化原位实验方案,选择较为合适的实验参数具有重要指导意义。3、基于热场模拟,我们优化实验参数并原位实现了PCH存储材料的电驱动可控相转变,包括RESET和SET过程、非完全失效和完全失效过程。同时观察到了该动态过程中的结构变化。从微观结构上揭示了PCH存储材料的电驱动微观结构演变过程、失效机制、循环稳定性和相变的非均一特性。以上结果有助于进一步探究多个中间态的演变过程,以及相变过程中的晶核的形成生长机理等问题。同时为后续进一步开展材料优选、器件性能提升等工作提供了可能的支持。

关键词： 多功能   拓扑优化   均匀化   BESO   微结构  

摘要： 轻质多孔微结构材料以其优异的材料性能,在卫星天线、电子系统、飞机、车辆以及军事方面有着广泛应用的需求。利用拓扑优化方法,设计材料微结构的几何构型,是实现微结构材料力学、热学、电学、磁学、声学等多功能性能的一种新途径。本文围绕多孔微结构材料宏观材料性能精确预测、双向渐进结构优化(Bi-directional Evolutionary Structural Optimization,BESO)方法改进及其对多孔周期微结构材料多功能设计方面展开一系列研究工作,具体内容如下:基于均匀化理论,建立多孔微结构材料力学及热传导性能的均匀化方法有限元格式;推导二维及三维问题的周期边界约束方程及均匀化平衡方程代数形式,简化均匀化实现过程;精确预测多孔微结构材料宏观力学性能,并对数值结果进行对比和验证。针对双向渐进结构优化拓扑方法(BESO)存在锯齿状拓扑边界及收敛不够稳定的问题,采用形函数插值的方法,对边界单元进行细化处理,得到光滑拓扑边界的同时改善算法收敛性,从而改进BESO方法;在设计参数相同的情况下与其它拓扑优化方法在优化结果、计算效率、收敛性等方面进行对比,进一步验证改进BESO方法的有效性。基于改进的BESO方法,分别以微结构材料体积模量最大化和剪切模量最大化为优化目标,建立拓扑优化模型,对多孔周期微结构材料进行刚度最大化设计;得到刚度最大化并且边界光滑的微结构拓扑构型,并且通过3D打印技术试制出微结构拓扑构型。最后,以多孔微结构材料刚度最大、隔热性能最佳为目标,建立多孔微结构材料多目标拓扑优化模型,采用改进的BESO方法,开展多孔微结构材料力-热多功能性能设计,得到刚度最大且隔热性最好的多孔材料微结构拓扑构型,为实现人工微结构材料功能化设计提供一种有效途径。

关键词： CsPbBr3纳米晶   液相激光辐照   Cs4PbBr6   相转变   发光二极管  

摘要： 钙钛矿量子点发光二极管作为一类电致发光器件,表现出响应速度快、色彩纯净度高、色域宽以及色彩控制精确等优势,在未来柔性高清显示领域表现出巨大的应用前景。然而,当前常规的钙钛矿量子点合成方法中,高温热注入法对前驱体溶液要求高,且实验操作不方便。室温过饱和析出法相对简单,但合成的量子点稳定性较差。因此,需要发展一种新型的合成简单、低成本的方法来合成高性能的发光量子点。液相激光辐照技术由于操作简便、实验条件温和、无需加热或保护性气体、可重复性高,即使在室温环境下,也能够得到纯度高、分散性好的产物,受到广泛关注。本论文主要研究液相激光辐照法制备铯铅溴纳米晶的可控合成及激光辐照参数对铯铅溴纳米晶的影响,研究了液相激光辐照过程中铯铅溴纳米晶的相转变,探讨了铯铅溴纳米晶的液相激光辐照合成微观过程及其形成机理,构筑了基于激光辐照获得CsPbBr量子点的LED器件。通过激光辐照实现了铯铅溴纳米晶的制备,研究了液相激光辐照制备铯铅溴纳米晶过程中的机理。发现了由于铯铅溴钙钛矿对短于540 nm的光有吸收作用,铯铅溴粉末对不同波长的激光吸收能力不同,导致了不同波长激光辐照产物明显不同。1064 nm波长激光对铯铅溴钙钛矿材料起到高能激光轰击作用并导致其表面产生机械破碎,铯铅溴对1064 nm波长激光没有吸收作用,前驱体粉末由于机械力的作用破碎为较小的碎片。532 nm波长激光位于铯铅溴吸收带边,铯铅溴对于532 nm波长激光有较弱的吸收作用,铯铅溴对355 nm波长激光有很强的吸收作用。光子的能量通过光吸收转移到大块CsPbBr纳米晶上,较大的CsPbBr纳米晶散热速度慢会引起热能波动(温度升高),导致晶格破裂,在配体的控制下生长为纳米晶。发现了液相激光辐照制备铯铅溴纳米晶过程中存在相结构转变,通过激光辐照协同配体作用,实现了CsPbBr纳米晶向CsPb Br纳米晶的可逆转变。提出了二次激光辐照,长链烷基胺能够促进CsPbBr纳米晶向CsPb Br纳米晶的转换,表面配体在激光作用下与CsPbBr纳米晶中Pb离子强烈结合,形成缺Pb环境,实现了CsPbBr纳米晶转化为CsPb Br纳米晶。通过CsPbBr纳米晶相转变获得了纯相CsPb Br纳米晶,其形状为规整的六方晶型,边长约为12 nm,具有尺寸均一、结晶性良好等优点。通过在CsPb Br纳米晶的甲苯溶液中添加Pb Br,使溶液处于富Pb环境下,结合激光辐照协同作用,实现了CsPb Br纳米晶向CsPbBr纳米晶的可逆转变。探究了激光辐照参数对CsPbBr纳米晶尺寸和光致发光的影响,优化了CsPbBr纳米晶的实验参数。通过液相激光辐照法获得了高质量、单分散性好、结晶性好、发光峰位在506 nm的CsPbBr纳米晶,其尺寸约为12 nm,荧光寿命为12 ns。通过在辐照的前驱体溶液中加入Pb Cl和Pb I并控制其加入量,激光辐照提供额外的驱动力,加速阴离子交换速度,实现了全光谱范围内全无机卤素钙钛矿纳米晶的合成,其发光峰位范围为414 nm-646 nm。将优化后制备的CsPbBr纳米晶作为发光层材料,构筑了钙钛矿LED器件,器件的EL发光峰位为515 nm,最大亮度为16518 cd/m,电流效率为15.4 cd/A,EQE为6.4%。

关键词： 梯度硬质合金   表面富立方相   高压渗氮   含Zr硬质合金  

摘要： 表面富立方相梯度硬质合金有着比常规硬质合金无法比拟的技术优势,其表层具有硬度更高、耐磨性更好的立方相氮化物或碳氮化物,过渡层有较为优异的断裂韧性,能有效解决常规硬质合金中耐磨性和断裂韧性不可共存的问题,可直接用于切削加工及矿产能源开发的刀具材料。此外,表面富立方相梯度硬质合金表层通过渗氮烧结生成的立方相能有效减少合金与涂层间因热膨胀系数不同产生的残余应力,具有成为优异的刀具涂层的基体的潜质。表面富立方相梯度硬质合金的研究目前主要集中于含Ti的WC-Ti C-Co体系,鲜有新材料体系的研究报道,其制备工艺和梯度形成机理的研究还不够完善,梯度结构无法做到精准控制,这些都严重限制了表面富立方相梯度硬质合金的应用。本课题以高压渗氮烧结为主要制备工艺,创新性地采用含Zr及Zr-Ti的新型硬质合金材料体系,系统研究Zr含量对梯度硬质合金的显微结构和力学性能的影响;构建含Zr及Zr-Ti的新型表面富立方相梯度硬质合金显微结构演化模型,从而为梯度结构的精准控制提供材料设计及显微结构机理研究支持,为大幅度拓展梯度硬质合金的应用提供了材料体系开发及制备工艺技术支撑。本研究发现:1、对于WC-Co/Ni-Zr体系硬质合金,高压渗氮烧结使得体系中Zr与氮气发生显著反应,在合金表面生成富Zr N立方相梯度层,富Zr N立方相梯度层的生长方式为外延生长;2、在WC-Co/Ni-Zr体系中,当Zr含量为5 wt.%时,都生成了比较致密纯净的Zr N梯度表层,当Zr含量为10 wt.%和15 wt.%时,梯度层的成分为Zr N-WC混合相;3、对比WC-Co-Zr体系和WC-Ni-Zr体系显微结构,可以发现WC-Ni-Zr体系的梯度层中Zr N含量大于WC-Co-Zr体系,表明WC-Ni-Zr体系中的Zr与高压氮气发生了更显著的热力学耦合反应,促使富Zr N立方相表层的更快速生长;4、WC-Co/Ni-Zr体系中合金梯度表层显微硬度达到2400 HV左右,明显高于芯部显微硬度（1800-2100 HV）,显示出WC-Co/Ni-Zr体系的巨大结构-性能优势;5、WC-Ti C-Zr-Co/Ni体系在高压渗氮烧结工艺过程中形成富Zr N立方相梯度表层,合金中Ti C对梯度层形成的机制被Zr抑制,表明Zr是具有比Ti C更有效的梯度结构形成组分;与WC-Ti C-Co/Ni体系的梯度结构相比较,WC-Ti C-Zr-Co/Ni体系梯度表层厚度较小,结构较为均匀,基本不含WC相,且随着Zr含量的提升,表层梯度厚度会增大,同时表层表面WC含量和孔隙量也会相应增多;6、WC-Ti-Zr-Co/Ni体系在高压渗氮工艺过程中表层形成富Ti N立方相梯度层,梯度层没有形成Zr N立方相,且梯度层厚度有限,孔隙裂纹等缺陷较多;与WC-Ti-Co/Ni体系比较,WC-Ti-Zr-Co/Ni体系致密度有略微较低,芯部硬度基本保持不变,芯部断裂韧性最多提高52.4%,但芯部断裂韧性为7.40 MPa·m1/2仍是处于比较低的水平,综合表明WC-Ti-Zr-Co/Ni不是理想的梯度硬质合金材料体系;7、WC-Co/Ni-Zr体系高压渗氮过程可以归纳为（1）Co/Ni-Zr合金化、形成液相以及致密化过程;（2）高压氮气与液相金属相互作用,氮溶于液相金属的过程;（3）梯度表层形成过程;（4）合金梯度表层以下的次表层区域的Zr扩散行为及梯度表层的连续生长等四个环节;8、WC-Co/Ni-Zr体系梯度层生长的动力学模型为:（?）其中X为梯度层厚度,D[Zr],s为Zr在梯度层中的扩散系数,C[Zr],i为Zr在梯度层内表层液相金属中的浓度,CZr N为Zr在Zr N立方相梯度层中的浓度。此模型表明梯度层的生长主要由Zr在梯度层的扩散系数以及内表层液相金属中的Zr浓度所决定。

关键词： 优秀作品   材料微结构  

关键词： 微晶硅薄膜   热丝化学气相沉积   硅烷流量   沉积时间   热丝温度  

摘要： 在光伏领域中,晶体硅（包括单晶硅和多晶硅）太阳电池一直在市场中占有主导地位（约占95%以上）,但是由于晶体硅是体材料,在太阳能电池制备过程需要消耗大量的原材料。为了减少原材料的消耗,人们一直希望得到高转换效率的硅薄膜太阳电池。其中,微晶硅薄膜材料作为一种新型太阳能光电材料备受瞩目。微晶硅薄膜材料因为既具有非晶硅薄膜材料的高吸收性,又具有晶体硅材料的好的稳定性,同时还具有较长载流子寿命以及较小的光致衰减效应,同时制备设备简单,适合大面积、较低成本生产等优点。因此,人们希望利用微晶硅薄膜材料来代替晶体硅材料制备出高转换效率,低成本、低耗材的硅薄膜太阳电池。而热丝化学气相沉积（HWCVD）技术由于其热丝既能通过高温起分解分子的作用,又在反应过程起到催化作用,因而其沉积速度较快。同时热丝设备简单,适合在廉价衬底上（玻璃、不锈钢等）大面积均匀生长,目前被认为是一种较好的沉积硅薄膜的技术。本文采用HWCVD技术,在玻璃衬底和n型单晶硅衬底上制备微晶硅薄膜材料,研究了微晶硅材料在制备过程中,硅烷流量、沉积时间和热丝温度三个重要参数对其制备微晶硅薄膜材料及其微结构特性的影响。论文主要内容包括以下三个部分:1.在利用HWCVD制备微晶硅薄膜的过程中,氢离子对晶粒的生长起到关键的作用。硅烷流量的变化间接影响到了氢离子的浓度,因而会对薄膜的质量产生影响。实验中,采用硅烷和氢气作为反应气源,在热丝温度约为1600℃（电流为14A）,沉积压力为30Pa,氢气流量为30sccm的条件下,通过改变硅烷流量,在晶向为（100）的N型单晶硅片和Corning7059玻璃片上沉积硅薄膜材料。X衍射实验发现,沉积的硅薄膜在（111）晶面方向存在择优取向生长。随着硅烷流量的增加,晶粒尺寸减小,带隙展宽。当硅烷流量为1.02 sccm时,得到了较好的沉积速率（0.239 nm/s）,且样品的晶粒尺寸（18.7nm）与带隙宽度（1.483eV）也得到了一定的改善。2.为了了解热丝化学气相沉积技术制备薄膜纵向生长情况,研究了微晶硅薄膜结构、光学特性随沉积时间的变化规律。实验中,当热丝温度约为1600℃时,以硅烷和氢气作为反应气源,通过改变沉积时间（50min、70min、90min、110min）制备了一系列的微晶硅薄膜。实验结果表明:随着沉积时间的增加,硅薄膜厚度增加,但沉积速率非单调变化,表现出纵向的非均匀生长。硅薄膜样品在（111）面特征峰方向的晶粒尺寸增大后基本趋于不变,在沉积时间为90 min时,晶粒尺寸最大,光学带隙最小,而且薄膜被氧化程度最低。也就是说,随着沉积时间的变化,薄膜从整体上来说,在一定的范围内晶粒表现出长大的趋势。3.热丝温度影响着硅烷分解的产物以及催化的效率,因而会对薄膜的结构具有重要影响。在制备微晶硅薄膜的过程中,通过对热丝电流的控制来控制热丝温度,研究了热丝温度大小（对应热丝电流为14A、16A、18A）对微晶硅薄膜结构与光学特性的影响。实验结果表明,随着热丝温度增加,微晶硅薄膜的晶面取向逐渐由（111）向（220）转变,（111）面晶粒尺寸表现为减小的趋势,（220）面晶粒尺寸表现为增加的趋势。同时,当热丝电流达到14A时,出现了氧化硅的特征衍射峰。热丝温度越高,硅薄膜的结晶性能越好,晶粒呈现出大尺寸的多边棱锥形。但多边棱锥形晶粒尺寸越大,造成薄膜中空洞也越大。对薄膜进行了傅里叶红外吸收光谱的表征,发现高温得到的薄膜中氧含量最高。为了抑制氧,对热丝制备的薄膜进行了氢等离子体的处理,发现附加的氢等离子体可以消除一定的氧含量。但是通过XRD表征发现氧化硅依然存在,因而推测氢等离子体所处理的氧主要分布在薄膜的表面。

关键词： 双等离子源   电磁场模拟   束流分析   玻璃管   二维角分布  

摘要： 等离子体是由原子或原子团被电离后的产生的正负离子与自由电子所组成的离子化气体状物质,与固态、液态、气态并成为物质的四种形态。离子源是对可以产生等离子体设备的统称,其在核物理、材料物理、医学与考古学等众多领域都有良好的应用价值与前景。本论文中所作的工作基于兰州大学串列实验室中针对低能区下导向效应实验所自主设计搭建的双等离子体离子源,论文中主要工作包括:(1)双等离子体离子源平台的搭建与使用。其中包括离子源各部件的组装,所使用电源与双等源各部分的连接,与搭建完成后最为合理的操作流程。(2)双等离子源的参数测试,包括离子源工作状态下灯丝的使用状况,起弧状态下弧压电源的参数与注气状态的匹配,内部线圈磁场的合理调整。(3)基于COMSOL Multiphysics软件对LDY-15双等离子体离子源工作状态下的内部电磁场分布与束流引出进行了模拟,得到了定量化的结果,对双等源的使用提供了参考。(4)在不同工作气体下对双等离子源所引出的束流进行分析。(5)使用双等源所引出的Ar离子进行穿越方形玻璃直管的实验,研究Ar离子出射后的角分布与束斑形状和时间与倾角α的关系。

关键词： 人工表面等离激元   轨道角动量   螺旋相位板   坐标变换   涡旋光束   螺旋天线  

摘要： 涡旋光束,是带有轨道角动量的光束,因其具有特殊的螺旋相位结构而被广泛的应用于小粒子与原子的捕获、经典与量子通讯技术、光学成像以及生物医学等领域。自Allen发现涡旋光束携带轨道角动量这一特性之后,随着对轨道角动量光束的进一步深入研究,使得人们对轨道角动量的研究热情迅速高涨。为了设计出能够产生轨道角动量光束的光学器件,来满足轨道角动量光束的实际应用,人们分别在不同的波段设计了不同的光学器件来产生轨道角动量光束,常用的光学器件有:螺旋相位板、空间光学调制器、计算全息图、超表面以及人工表面等离激元结构等一系列的方法,而本文基于变换光学与人工表面等离激元结构的研究设计了两种结构也用于产生涡旋光束,研究如下:一、本文基于变换光学的方法,设计了平板式螺旋相位板。传统的螺旋相位板是阶梯型的,其介质材料的折射率是不变,但是沿着方位角方向的高度却逐渐递增的螺旋相位板。而平板式螺旋相位板是在传统螺旋相位板的基础上设计的,利用坐标变换将传统螺旋相位板变为沿着方位角方向的高度保持不变,但折射率却逐渐递增的螺旋相位板。本文是利用理论分析以及数值模拟的方法来验证平板式螺旋相位板是否能够达到传统螺旋相位板的效果,通过改变介质材料的折射率来调节螺旋相位板的高度以及产生的轨道角动量光束的拓扑荷。利用数值模拟发现平板式螺旋相位板产生的轨道角动量光束与传统螺旋相位板一样。通常为了满足实际应用的需要,还可以将平板式螺旋相位板进行叠加来获得不同拓扑荷的轨道角动量光束。二、本文基于人工表面等离激元结构设计了一个具有手性结构的金属螺旋天线,即在金属圆柱表面刻蚀螺纹结构,实现在太赫兹频谱的涡旋光束辐射。可以通过改变天线的结构参数来对涡旋光进行调节。螺旋天线是通过电偶极子激发产生涡旋光束的,通过数值模拟与理论分析,改变天线的螺纹深度、天线的长度以及电偶极子激发的位置能够调节涡旋光束。改变螺旋天线的结构参数使得天线对电磁波的束缚加强,便于得到更好的涡旋光束。

关键词： 平板透镜   光子晶体   超表面   超分辨成像   亚波长聚焦  

摘要： 随着人类文明的发展与科学的进步,人们对体积轻薄、性能优越的便携式或易穿戴的光学设备或系统的需求与日俱增,这大大提升了对光学平面元件的要求。然而,基于衍射光学和薄膜光学的平面元件其功能有限、单一且难以集成,难以满足应用需求。人工微结构材料平板透镜因具有可在微纳尺寸控制光束传输的特点,已成为微纳光学的研究热点。目前有关人工微结构材料平板透镜的研究主要围绕聚焦或成像质量进行优化,其尺寸或性能往往难以满足在无损检测、复杂光波调控等方面的应用。本文针对人工微结构材料平板透镜的应用需求和目前该类平板透镜难以满足无损检测等特殊领域的应用的矛盾,在人工微结构平板透镜设计及光学特性方面开展了一些研究工作,主要工作如下:1.设计了一种大物距超分辨率平板透镜并研究了其成像特性。首先,利用负折射理论研究了梯度等效介质(GEM)平板透镜的成像,研究结果表明GEM平板透镜能突破物距限制。然后,基于对GEM成像特性的分析,我们通过等频面理论设计了一种梯度光子晶体(GPC)平板透镜。该GPC平板透镜能在2d到5d物距范围内突破衍射极限,实现超分辨率成像,5d物距下分辨率可达0.4λ。此外,该平板透镜还具有像点尺寸(半高全宽)不随物距的增加而增大且能实现离轴点光源大物距成像等特性。该研究结果能为构建大物距、小尺寸平板透镜提供有价值的参考,在光学集成器件方面有重要的应用前景。2.基于广义斯奈尔定律设计了一种双层超表面平板透镜。通过使两个超表面的相位延迟相互关联,实现了双层超表面平板透镜的光非对称传输和聚焦。考虑到右侧超表面的中间区域未能参与聚焦、参与聚焦的光波的成分较少、所实现的光非对称聚焦旁瓣较大等问题,我们对双层超表面平板透镜设计进行了优化。优化后的双层超表面平板透镜在保证非对称传输的同时可实现近无旁辨亚波长聚焦。而且,该特性在宽频带范围有效。研究结果在光学微纳加工、量子通信、光学微操纵以及显微成像等领域具有极其重要的应用前景。