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