人工表面等离激元的辐射调控研究

发布时间：2017-07-07 17:15

  本文关键词：人工表面等离激元的辐射调控研究

  更多相关文章： 人工表面等离激元 辐射调控 定向波束 法向(Broadside)辐射 波束设计

【摘要】：表面等离子体激元(SPPs)是一种紧密束缚在金属表面的电磁波模式,具有亚波长特性,能用于制作高密度、小型化的表面等离子体器件。在低频段通过亚波长周期结构可以实现类似表面等离子体激元的表面电磁波模式,这种模式被称为人工表面等离激元(spoof Surface Plasmon Polaritons, S SPPs) 。与光波段SPPs类似,SSPPs对电磁能量同样具有很强的束缚能力,并且在低频段传输性能优异,研究人员已经实现了传统导波模式与SSPPs之间的高效转换,基于SSPPs的有源和无源器件也相继见于报道,为其在电路中的应用奠定了基础。然而,由于SSPPs对场的高度局域特性,一般情况下SSPPs只能在结构表面进行传输,不会产生空间辐射。因此,本文对人工表面等离激元的辐射调控进行了研究,将正弦调制阻抗表面辐射理论与人工表面等离激元相结合,利用周期调制的人工表面等离激元传输线实现了SSPPs辐射,并在此基础上完成了对人工表面等离激元辐射的有效调控。主要研究内容和贡献概括如下：1. 在正弦调制阻抗表面辐射理论的基础上推导了适用于人工表面等离激元传输线的波数调制方法,设计了周期调制人工表面等离激元辐射器件,将沿着传输线传播的人工表面等离激元转化为朝着指定方向辐射的自由空间波,实现了人工表面等离激元与自由空间波相互转换的调控。2. 为了克服传统漏波天线中存在的Open-Stopband效应,采用反射相消方法设计了非对称人工表面等离激元天线,提高了其在法向(Broadside)方向的辐射效率。同时,通过优化人工表面等离激元波导的几何尺寸增强了其在半空间区域内的定向性,缩减了其后向辐射。3. 完成了人工表面等离激元天线波束设计及天线阵列的研究。在波束设计方面：利用渐变的调制深度实现了天线表面电流锥削分布,有效降低了天线的副瓣电平；将正弦调制阻抗表面辐射理论推广到多个调制项的情况,采用多项复合调制实现多个定向波束。同时,分析了一维人工表面等离激元天线阵列在波束二维扫描方面的应用可能,并设计了基于人工表面等离激元的高增益一维天线阵列。
【关键词】：人工表面等离激元 辐射调控 定向波束 法向(Broadside)辐射 波束设计
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441.4;TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 表面等离子体激元概述8-10
• 1.2 人工表面等离激元理论与实验10-12
• 1.3 人工表面等离激元器件发展现状12-16
• 1.4 本文的研究内容和安排16-18
• 第二章 人工表面等离激元辐射调控18-34
• 2.1 平面人工表面等离激元传输线18-22
• 2.2 正弦调制阻抗表面辐射理论22-24
• 2.3 人工表面等离激元辐射器件24-25
• 2.4 人工表面等离激元辐射特性验证25-31
• 2.5 本章小结31-34
• 第三章 非对称人工表面等离激元辐射调控34-46
• 3.1 Broadside辐射漏波天线34-35
• 3.2 基于非对称结构的高效Broadside辐射方法35-37
• 3.3 非对称双边开槽人工表面等离激元天线37-42
• 3.4 非对称人工表面等离激元天线的优化设计42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 人工表面等离激元天线波束设计及阵列研究46-60
• 4.1 正弦调制阻抗表面辐射理论的优点46
• 4.2 低副瓣人工表面等离激元天线46-51
• 4.3 多波束人工表面等离激元天线51-55
• 4.4 人工表面等离激元天线阵列55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士期间发表的论文68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 明海;王小蕾;王沛;鲁拥;;表面等离激元的调控研究与应用[J];科学通报;2010年21期

2 ;北京大学物理学院聚焦表面等离激元研究取得重要进展[J];北京大学学报(自然科学版);2011年01期

3 ;聚焦表面等离激元研究取得进展[J];光机电信息;2011年01期

4 童廉明;徐红星;;表面等离激元——机理、应用与展望[J];物理;2012年09期

5 王振林;陈卓;唐超军;;表面等离激元与磁表面等离激元[J];物理;2012年10期

6 邵磊;阮琦锋;王建方;林海青;;局域表面等离激元[J];物理;2014年05期

7 彭杨;侯静;陆启生;;同轴电介质-金属-电介质结构表面等离激元色散研究[J];光学学报;2011年10期

8 卢旭星;;一种介质加载型表面等离激元透镜的研究[J];北京大学学报(自然科学版);2012年04期

9 王垒;蔡卫錛;谭信辉;向吟啸;张心正;许京军;;截面形状对快电子激发纳米双线表面等离激元的影响[J];物理学报;2011年06期

10 梅霆;杨东;张辉;金桂;李浩;李一岑;朱凝;;表面等离激元的操控:原理与研究进展[J];华南师范大学学报(自然科学版);2013年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张兵临;;表面增强喇曼散射的受迫表面等离激元模型[A];第二届全国光散射学术会议论文集（上）[C];1983年

2 朱新利;张家森;张洋;徐军;俞大鹏;;超平滑金属纳米结构的制备及其在表面等离激元研究中的应用[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

3 梁二军;范春珍;王俊俏;刘晓e，

本文编号：531098