本文關(guān)鍵詞：圓極化光學(xué)天線的計(jì)算與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：納米光學(xué)天線是近年來剛剛興起的一門新興學(xué)科,其工作頻段處于光頻段,與工作在射頻頻段的傳統(tǒng)天線主要差別在于其采用的構(gòu)建材料有較強(qiáng)的吸收以及獨(dú)特的色散特性,在可見光和近紅外區(qū),其采用的貴金屬材料的介電常數(shù)的實(shí)部為負(fù),從而導(dǎo)致表面等離子體共振現(xiàn)象,出現(xiàn)了與采用可以看成理想導(dǎo)體的金屬材料的傳統(tǒng)天線不同的獨(dú)特特性。在量子信息技術(shù),生命科學(xué)研究,生物傳感等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。由于傳統(tǒng)天線經(jīng)過了一百多年的發(fā)展過程,已經(jīng)建立了成熟的設(shè)計(jì)和測試的體系。因此,在研究光學(xué)天線時(shí),借鑒傳統(tǒng)天線的概念和設(shè)計(jì)方法,是十分必要的,但不能不假思索的直接套用傳統(tǒng)天線的結(jié)果。本文通過回顧幾種常見的線極化天線指出了納米天線與傳統(tǒng)天線異同點(diǎn),探討了形狀,尺寸等因素對(duì)天線性能的影響；計(jì)算了幾種不同結(jié)構(gòu)的圓極化光學(xué)天線,并優(yōu)化和分析了圓極化六臂螺旋光學(xué)天線,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了一種具有單向輻射特性的納米折射率傳感器,具體內(nèi)容如下：本文首先回顧了雙納米棒偶極子,蝴蝶結(jié)形,雙錐形三種常見的線極化納米天線,分析了不同結(jié)構(gòu)、尺寸等因素對(duì)天線性能影響。并與采用理想導(dǎo)體的傳統(tǒng)天線進(jìn)行比較,探討了納米天線與傳統(tǒng)天線異同,為納米天線設(shè)計(jì)的提供了理論線索。其次本文計(jì)算了兩種寬帶圓極化螺旋天線：平面等角螺旋天線和平面等距螺旋天線。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)并優(yōu)化了具有背腔結(jié)構(gòu)的圓極化六臂螺旋光學(xué)天線。仿真結(jié)果表明：天線可以在近場和遠(yuǎn)場之間實(shí)現(xiàn)線極化到圓極化的轉(zhuǎn)換,具有接近于1的軸比,并具有單向輻射特性,而近場場增強(qiáng)也可以到30倍左右。最后本文設(shè)計(jì)了一種折射率傳感器,它是由圓柱形金屬-介質(zhì)-金屬夾層結(jié)構(gòu)的探頭和具有背腔結(jié)構(gòu)的六臂螺旋天線兩部分構(gòu)成,其中探頭放置于螺旋天線的中央圓孔內(nèi),探頭夾層填充待測材料,這樣通過測量傳感器的遠(yuǎn)場可得知探頭夾芯層即傳感區(qū)的折射率。仿真結(jié)果表明：這種納米折射率探頭借助螺旋天線可將納米探頭的傳感信號(hào)放大千倍以上,激勵(lì)光路與測量光路互逆,極化方向相互垂直,可有效的抑制激勵(lì)光源所帶來的干擾,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)體積為數(shù)千立方納米物質(zhì)的折射率進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,可用于生物、化學(xué)領(lǐng)域的微量檢測。
【關(guān)鍵詞】：納米光學(xué)天線 圓極化 寬帶 高場增強(qiáng) 表面等離子體共振
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 納米天線研究背景11-13
• 1.2 納米天線與金屬表面等離子體共振13-14
• 1.2.1 表面等離子體共振原理13-14
• 1.2.2 表面等離子的應(yīng)用14
• 1.3 納米折射率傳感器14-15
• 1.4 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 納米天線研究方法17-26
• 2.1 納米天線基本理論17-21
• 2.1.1 天線特征參數(shù)17-20
• 2.1.2 天線的互易性20-21
• 2.2 納米天線計(jì)算和仿真方法21-25
• 2.2.1 常見的數(shù)值分析方法21-24
• 2.2.2 納米天線仿真24-25
• 2.2.3 本文采用的計(jì)算方法25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 幾種常見線極化天線26-35
• 3.1 天線設(shè)計(jì)的基本理論26-27
• 3.2 雙金屬棒納米天線27-30
• 3.3 不同結(jié)構(gòu)的納米天線特性30-34
• 3.3.1 蝴蝶結(jié)形天線30-32
• 3.3.2 雙錐天線32-34
• 3.4 納米天線與傳統(tǒng)天線的比較34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 圓極化寬帶納米天線35-55
• 4.1 圓極化平面螺旋天線35-40
• 4.1.1 平面等角螺旋天線35-37
• 4.1.2 平面等距螺旋天線37-40
• 4.2 帶背腔的近場圓極化六臂等距螺旋天線40-44
• 4.3 納米天線的應(yīng)用實(shí)例44-54
• 4.3.1 納米折射率傳感器的設(shè)計(jì)44-47
• 4.3.2 納米折射率傳感器的優(yōu)化47-53
• 4.3.3 納米折射率傳感器特點(diǎn)53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 本論文主要工作55-56
• 5.2 展望與建議56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 作者簡歷61-63
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集63

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本文編號(hào)：414458