基于等離子體超材料的人工表面等離子體研究.pdf

1、表面等離子體(Surface Plasmons，簡稱SPs)是被光在金屬表面激發(fā)的一種電子疏密波，是電子與光子的混合態(tài)。當SPs存在于開放型結構時處于傳播狀態(tài)，此時稱為表面等離子體激元(Surface Plasmon Polaritons，簡稱SPPs)；而當SPs存在于閉合型結構時處于本地諧振狀態(tài)，此時稱為局域表面等離子體(Localized Surface Plasmons，簡稱LSPs)。由于貴金屬在光頻段具有的特殊性質(zhì)，基于SP

2、s的理論和應用主要在光學領域獲得了大量研究，并取得了極大的進展。為了將這種模式推廣應用于微波和太赫茲波段，科學家們通過對金屬雕刻周期性槽的方法成功地實現(xiàn)了類似SPs的人工表面等離子體(Spoof Surface Plasmons，簡稱SSPs)。同樣的，SSPs也因處于開放型或閉合型結構而分別稱為人工表面等離子體激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons，簡稱SSPPs)或人工局域表面等離子體(Spoof L

3、ocalized Surface Plasmons，簡稱SLSPs)。而這類支持SSPs的刻有周期性槽的金屬統(tǒng)稱為等離子體超材料(plasmonic metamaterials)。
　　本文首先提出了一種等離子體超材料結構。重點研究了該結構周期單元的尺寸對色散曲線的影響，發(fā)現(xiàn)槽深h是影響色散曲線的主要尺寸因素。同時也分析了用于支撐該等離子體超材料結構的不同介質(zhì)基板對色散關系的影響。通過與現(xiàn)有常見的等離子體超材料的周期單元及色散曲線

4、對比發(fā)現(xiàn)，本文提出的等離子體超材料結構可更為有效地支持SSPs。
　　其次，本文借助該等離子體超材料結構設計了開放型SSPPs波導結構，并設計了可以與共面波導平穩(wěn)過渡的匹配轉(zhuǎn)換器。采用共面波導饋電，本文進一步設計了單排SSPPs波導濾波結構、雙排SSPPs波導濾波結構、雙排SSPPs波導雙頻濾波結構和SSPPs波導功分結構四種實際應用結構，并研究了這類結構的彎曲損耗和共形特性。
　　最后，本文借助該等離子體超材料結構設計了閉