人工表面等離激元色散調(diào)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(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(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(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(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)設計與色散調(diào)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(diào)控67
3.2.1　消色差色散條件68
3.2.2　結(jié)構(gòu)設計與色散調(diào)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(jié)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(diào)控的電磁增透技術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)設計91
4.2　SSPP增透夾芯結(jié)構(gòu)95
4.2.1　設計原理95
4.2.2　結(jié)構(gòu)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(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)設計及機理108
4.3.3　樣品加工及實驗驗證113
4.4　本章小結(jié)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(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　仿真驗證119
5.1.3　實驗驗證122
5.2　極化調(diào)控124
5.2.1　極化轉(zhuǎn)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(diào)制130
5.3.1　多極化轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(diào)制149
5.6.1　旁瓣抑制的理論分析149
5.6.2　幅值調(diào)制器件設計150
5.6.3　仿真分析153
5.6.4　實驗驗證153
5.7　本章小結(jié)155
參考文獻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)行器設計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　設計原理165
6.2.2　寬帶環(huán)行器設計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-弱色散區(qū)綜合調(diào)控的小型化濾波器172
6.3.1　矩形波導的傳播模式172
6.3.2　SSPP傳輸線174
6.3.3　饋電結(jié)構(gòu)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(jié)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(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　吸波機理分析186
7.1.2　波矢匹配設計188
7.1.3　吸波柵格結(jié)構(gòu)190
7.1.4　吸波點陣結(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)化設計196
7.2.3　實驗驗證200
7.3　折線型SSPP吸波結(jié)構(gòu)201
7.3.1　結(jié)構(gòu)設計和色散特性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(jié)構(gòu)213
7.4.1　結(jié)構(gòu)設計和色散特性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(jié)構(gòu)221
7.5.1　結(jié)構(gòu)設計和色散特性222
7.5.2　增強型寬帶吸波結(jié)構(gòu)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(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　實驗驗證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　實驗驗證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　實驗驗證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　實驗驗證260
7.10　SSPP結(jié)構(gòu)與超材料復合的吸波材料261
7.10.1　吸波結(jié)構(gòu)設計261
7.10.2　仿真分析264
7.10.3　實驗驗證265
7.11　SSPP結(jié)構(gòu)與磁性材料復合的吸波材料266
7.11.1　吸波結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)273
7.12.1　設計原理273
7.12.2　結(jié)構(gòu)設計及仿真278
7.12.3　樣品加工及測試283
7.13　本章小結(jié)288
參考文獻288
第8章　基于人工表面等離激元強-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　實驗驗證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(jié)構(gòu)313
8.4.1　散透一體化頻率選擇結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)323
8.5.1　設計思路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(jié)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(diào)控的時域波形調(diào)制結(jié)構(gòu)348
9.1　強色散介質(zhì)的時域波形調(diào)制特性348
9.1.1　群速色散介質(zhì)348
9.1.2　群速色散對時域波形的調(diào)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(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　實驗驗證359
9.3　基于磁誘導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　群延遲時間與MSSPP波矢的關系362
9.3.3　波形調(diào)制結(jié)構(gòu)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(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)設計369
9.5　本章小結(jié)371
參考文獻372
索引374