人工表面等離激元色散調控及應用

目錄
叢書序
前言
第1章　緒論1
1.1　表面等離激元1
1.1.1　基本概念1
1.1.2　色散特性2
1.1.3　奇偶模分析5
1.1.4　激發(fā)方式5
1.2　人工表面等離激元7
1.2.1　二維凹槽結構的本征模7
1.2.2　三維鋸齒結構的本征模8
1.2.3　鋸齒結構上的人工表面等離激元9
1.2.4　超表面激發(fā)的人工表面等離激元10
1.2.5　超材料與人工表面等離激元的關系11
1.2.6　人工表面等離激元的典型應用13
1.3　人工表面等離激元的色散特性及調控16
1.3.1　色散調控16
1.3.2　人工表面等離激元色散調控18
1.3.3　人工表面等離激元色散調控在隱身技術中的應用22
參考文獻22
第2章　人工表面等離激元的基礎理論與研究方法34
2.1　人工表面等離激元的基礎理論34
2.1.1　傳播方程34
2.1.2　場分布39
2.1.3　幅值和相位特性40
2.1.4　群速特性42
2.1.5　損耗特性43
2.2　典型人工表面等離激元結構43
2.2.1　金屬短線的電偶極子模型43
2.2.2　鋸齒結構的色散特性及調控46
2.2.3　魚骨結構50
2.2.4　魚骨結構的傳輸特性53
2.3　人工表面等離激元的仿真與實驗方法56
2.3.1　仿真方法56
2.3.2　實驗方法57
參考文獻58
第3章　基于人工表面等離激元弱色散區(qū)調控的消色差器件60
3.1　消色差異常反射60
3.1.1　消色差色散條件60
3.1.2　SSPP結構設計與色散調控62
3.1.3　仿真驗證64
3.1.4　實驗驗證66
3.2　消色差波束調控67
3.2.1　消色差色散條件68
3.2.2　結構設計與色散調控69
3.2.3　仿真驗證71
3.2.4　實驗驗證73
3.3　消色差平板聚焦74
3.3.1　消色差平板聚焦色散條件75
3.3.2　一維平板聚焦透鏡設計與實驗驗證76
3.3.3　二維平板聚焦透鏡設計與實驗驗證80
3.4　本章小結87
參考文獻87
第4章　基于人工表面等離激元弱色散區(qū)調控的電磁增透技術88
4.1　基于界面局域場調制的SSPP電磁增透結構88
4.1.1　基于SSPP局域場調制的增透原理88
4.1.2　SSPP增透結構設計91
4.2　SSPP增透夾芯結構95
4.2.1　設計原理95
4.2.2　結構設計及仿真98
4.2.3　樣品加工及實驗驗證103
4.3　SSPP增透柵格結構106
4.3.1　金屬方孔蜂窩傳輸特性107
4.3.2　增透結構設計及機理108
4.3.3　樣品加工及實驗驗證113
4.4　本章小結115
參考文獻115
第5章　基于人工表面等離激元弱色散區(qū)調控的電磁調制器件117
5.1　波前調制117
5.1.1　人工表面等離激元結構單元117
5.1.2　仿真驗證119
5.1.3　實驗驗證122
5.2　極化調控124
5.2.1　極化轉換器件設計124
5.2.2　仿真與實驗126
5.2.3　性能分析127
5.3　多極化調制130
5.3.1　多極化轉換器件設計130
5.3.2　性能分析133
5.3.3　仿真與實驗134
5.4　非對稱傳輸136
5.4.1　非對稱傳輸設計與仿真分析136
5.4.2　實驗驗證139
5.5　準連續(xù)幾何相位調制140
5.5.1　準連續(xù)的線性幾何相位140
5.5.2　幾何相位調制器件設計143
5.5.3　仿真分析145
5.5.4　實驗驗證146
5.6　幅值調制149
5.6.1　旁瓣抑制的理論分析149
5.6.2　幅值調制器件設計150
5.6.3　仿真分析153
5.6.4　實驗驗證153
5.7　本章小結155
參考文獻155
第6章　基于人工表面等離激元色散調控的小型化微波器件157
6.1　基于人工表面等離激元弱色散區(qū)調控的小型化環(huán)行器157
6.1.1　人工表面等離激元傳輸線157
6.1.2　環(huán)行器設計159
6.1.3　仿真和結果分析161
6.1.4　環(huán)行器加工測試及結果分析162
6.2　基于人工表面等離激元弱色散區(qū)調控的寬帶環(huán)行器165
6.2.1　設計原理165
6.2.2　寬帶環(huán)行器設計166
6.2.3　仿真和結果分析168
6.2.4　環(huán)行器加工測試以及結果分析169
6.3　基于人工表面等離激元強-弱色散區(qū)綜合調控的小型化濾波器172
6.3.1　矩形波導的傳播模式172
6.3.2　SSPP傳輸線174
6.3.3　饋電結構設計176
6.3.4　濾波器設計180
6.3.5　仿真和實驗驗證182
6.4　本章小結184
參考文獻185
第7章　基于人工表面等離激元強色散區(qū)調控的吸波結構186
7.1　直線型SSPP吸波結構186
7.1.1　吸波機理分析186
7.1.2　波矢匹配設計188
7.1.3　吸波柵格結構190
7.1.4　吸波點陣結構191
7.2　直線型SSPP吸波結構優(yōu)化方法195
7.2.1　優(yōu)化流程195
7.2.2　優(yōu)化設計196
7.2.3　實驗驗證200
7.3　折線型SSPP吸波結構201
7.3.1　結構設計和色散特性202
7.3.2　寬帶吸波結構204
7.3.3　雙帶吸波結構210
7.3.4　實驗驗證211
7.3.5　低頻吸波性能拓展212
7.4　斜線型SSPP吸波結構213
7.4.1　結構設計和色散特性213
7.4.2　寬帶吸波結構215
7.4.3　雙帶吸波結構218
7.4.4　實驗驗證219
7.4.5　低頻吸波性能拓展220
7.5　交錯型SSPP吸波結構221
7.5.1　結構設計和色散特性222
7.5.2　增強型寬帶吸波結構224
7.5.3　實驗驗證225
7.5.4　低頻吸波性能拓展226
7.6　水平折線SSPP吸波結構227
7.6.1　寬帶吸波原理分析227
7.6.2　超寬帶吸波結構232
7.6.3　實驗驗證235
7.7　垂直折線SSPP吸波結構237
7.7.1　寬帶吸波原理分析237
7.7.2　超寬帶吸波結構241
7.7.3　實驗驗證243
7.8　組合垂直折線SSPP吸波結構244
7.8.1　寬帶吸波原理分析245
7.8.2　超寬帶吸波結構248
7.8.3　實驗驗證251
7.9　三維折線SSPP吸波結構253
7.9.1　寬帶吸波原理分析253
7.9.2　超寬帶吸波結構256
7.9.3　實驗驗證260
7.10　SSPP結構與超材料復合的吸波材料261
7.10.1　吸波結構設計261
7.10.2　仿真分析264
7.10.3　實驗驗證265
7.11　SSPP結構與磁性材料復合的吸波材料266
7.11.1　吸波結構設計267
7.11.2　仿真分析270
7.11.3　實驗驗證272
7.12　碳纖維SSPP吸波結構273
7.12.1　設計原理273
7.12.2　結構設計及仿真278
7.12.3　樣品加工及測試283
7.13　本章小結288
參考文獻288
第8章　基于人工表面等離激元強-弱色散區(qū)綜合調控的頻率選擇結構291
8.1　低通高阻頻率選擇結構291
8.1.1　原理分析291
8.1.2　仿真分析293
8.1.3　實驗驗證297
8.2　多通帶頻率選擇結構298
8.2.1　雙通帶頻率選擇結構298
8.2.2　三通帶頻率選擇結構303
8.3　吸透一體化頻率選擇結構307
8.3.1　結構設計與工作原理307
8.3.2　仿真與實驗驗證309
8.4　散透一體化頻率選擇結構313
8.4.1　散透一體化頻率選擇結構設計314
8.4.2　原理分析315
8.4.3　仿真與實驗驗證316
8.5　點陣型吸-透一體化頻率選擇結構323
8.5.1　設計思路323
8.5.2　帶內透射型吸-透一體化頻率選擇結構326
8.5.3　帶內-帶外雙帶透射型吸-透一體化頻率選擇結構328
8.6　吸-透一體化波紋通道夾心結構334
8.6.1　結構設計及仿真334
8.6.2　吸-透機理分析337
8.6.3　樣品加工及實驗驗證340
8.7　本章小結346
參考文獻346
第9章　基于人工表面等離激元強色散區(qū)調控的時域波形調制結構348
9.1　強色散介質的時域波形調制特性348
9.1.1　群速色散介質348
9.1.2　群速色散對時域波形的調制350
9.1.3　色散與吸收的關系351
9.2　基于電誘導人工表面等離激元的波形調制結構352
9.2.1　色散特性352
9.2.2　耦合效率354
9.2.3　波形調制結構356
9.2.4　結構參數(shù)對調制帶寬、效率的影響357
9.2.5　實驗驗證359
9.3　基于磁誘導人工表面等離激元的波形調制結構361
9.3.1　色散特性361
9.3.2　群延遲時間與MSSPP波矢的關系362
9.3.3　波形調制結構設計364
9.3.4　實驗驗證366
9.4　基于人工表面等離激元的反射型波形調制結構368
9.4.1　色散特性368
9.4.2　反射型波形調制結構設計369
9.5　本章小結371
參考文獻372
索引374