發(fā)布時(shí)間：2019-09-13 04:10

【摘要】：在微波、毫米波以及太赫茲波頻段范圍內(nèi),人工表面等離激元能夠在結(jié)構(gòu)化的金屬條帶結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行傳輸,并且具有類表面等離激元的電磁特性,在集成化功能器件、高密度集成線路等領(lǐng)域?qū)哂蟹浅V闊的應(yīng)用前景。在本文中,我們首先對金屬條帶結(jié)構(gòu)上人工表面等離激元傳輸特性進(jìn)行了分析,然后在該傳輸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,通過引入開口諧振環(huán)以及變?nèi)荻䴓O管,我們設(shè)計(jì)了多種濾波器結(jié)構(gòu),并且從仿真、實(shí)驗(yàn)以及理論三個(gè)方面對其進(jìn)行了分析,主要內(nèi)容包括以下三項(xiàng):我們先簡單的介紹了表面等離激元和人工表面等離激元的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用。人工表面等離激元具有吸收和選擇性光散射以及電場增強(qiáng)、遠(yuǎn)程傳播、局域電場束縛等特性,這些特性使得其在能源、化學(xué)、材料以及生物等領(lǐng)域具有很多重要的應(yīng)用前景。在介紹過人工表面等離激元之后,我們介紹了一種人工表面等離激元的傳輸結(jié)構(gòu),分析了該結(jié)構(gòu)參數(shù)對色散特性的影響和分析了結(jié)構(gòu)的傳輸特性,由仿真結(jié)果分析可知,表面電磁波的色散關(guān)系對于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)高度h比較敏感,而對金屬結(jié)構(gòu)厚度L和槽寬w都不夠敏感,并且通過實(shí)驗(yàn)與仿真研究發(fā)現(xiàn)該傳輸結(jié)構(gòu)具有很好的傳輸特性。我們對由單元結(jié)構(gòu)構(gòu)建傳輸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了傳輸特性分析,由仿真結(jié)果可知,在我們所研究的頻帶內(nèi),該傳輸結(jié)構(gòu)能夠?qū)㈦姶挪ㄊ`在表面,并且所形成的表面等離激元具有遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)良特性;然后,我們又設(shè)計(jì)了一種將導(dǎo)波轉(zhuǎn)換為表面等離激元的耦合結(jié)構(gòu),該耦合結(jié)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)從導(dǎo)波到表面等離激元的高效轉(zhuǎn)換。最后,我們通過引入不同尺寸開口諧振環(huán)和加載變?nèi)荻䴓O管的諧振環(huán),實(shí)現(xiàn)了人工表面等離激元帶阻濾波以及可調(diào)帶阻濾波的效果,并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其濾波特性。研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整諧振腔的尺寸可以實(shí)現(xiàn)多波段帶阻濾波;通過在變?nèi)荻䴓O管兩端加載電壓可以快速調(diào)節(jié)濾波頻率。我們所設(shè)計(jì)的人工表面等離激元帶阻濾波器可應(yīng)用于微波通信、光電集成電路以及光通信等領(lǐng)域。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文場（zx 平面上的電場 E，y 方向上的磁場）Hy 被極大的加強(qiáng)，如圖 1--1（b）展示了介質(zhì)內(nèi)垂直方向的電場 Ez 以特征長度 δd 指數(shù)衰減，征長度 δm（趨膚深度）指數(shù)衰減。金屬在光學(xué)頻域下的行為如同具數(shù)的等離子體，所以在金屬和空氣界面上能夠傳播表面等離激元。表能夠把高強(qiáng)度光限制在亞波長尺寸范圍內(nèi)[14-16]，在衍射極限和建立高子元件和電路具有重要作用，在近場顯微鏡、生物醫(yī)學(xué)傳感、光伏光子學(xué)等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力[16-22]。

for spoof surface plasmons on a structured surface人工表面等離激元具備的高束縛特性可用于抑制相鄰傳輸線之間從而可以使得大規(guī)模電路中傳輸?shù)男盘柋３滞暾裕皇艿较噜弬鲾_，最終解決鄰間互耦問題與器件小型化之間的矛盾[34-48]。研究人結(jié)構(gòu)的人工表面等離激元傳輸線，這種結(jié)構(gòu)相比于單面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)，電磁場束縛在亞波長結(jié)構(gòu)之間[44]。這種結(jié)構(gòu)不僅能夠突破傳輸?shù)皖l，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)高度場的局域化效果，能夠使得鄰間波導(dǎo)在深度有效的隔離。到目前為止，關(guān)于表面等離激元的研究，主要分為“傳輸型表面等局域型表面等離激元”這兩大板塊。傳輸型表面等離激元，一般也叫作表面等離極化激元，，是指沿著金面?zhèn)鬏數(shù)摹⒃趥鬏敶怪狈较蛏铣手笖?shù)型衰減的高度局域化電磁波,，XY 是其傳輸平面，沿著 z 方向場強(qiáng)呈指數(shù)型快速衰減。是一種自由電子振蕩耦合產(chǎn)生的混合電磁模式。關(guān)于表面等離激元的激勵(lì)像棱鏡耦合、光柵耦合、強(qiáng)聚焦、近場激發(fā)等[12-16]。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN713

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本文編號：2535566