通信技術(shù)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著通信頻段與通信速率的提升,微波毫米波器件作為通信系統(tǒng)的核心組成部分,呈現(xiàn)高集成度、小型化、多功能的特點(diǎn),此外,隨著集成度的不斷提高,串?dāng)_、發(fā)熱、量子效應(yīng)涌現(xiàn),如何突破這些技術(shù)瓶頸實(shí)現(xiàn)高集成、小型化,尤其在高頻段下如何保證器件的性能與效率,是微波毫米波器件面臨的極大挑戰(zhàn)。而表面等離激元技術(shù)（SPP）這一新型技術(shù)的出現(xiàn)為克服這些挑戰(zhàn)提供了另外一條發(fā)展之路。贗表面等離激元技術(shù)（SSPP）是在表面等離激元技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型技術(shù),它為微波毫米波功能器件的設(shè)計(jì)提供了新的平臺(tái),使其同時(shí)具有電子器件的高集成、尺寸小,也具有光子器件的高速率、低串?dāng)_、低損耗。但基于SSPP的微波毫米波器件研究也存在各種各樣的挑戰(zhàn)需要克服,比如互連器件中表面波的群速度與衍射方向較難調(diào)制;波導(dǎo)彎曲損耗大;環(huán)偶極子響應(yīng)諧振器體積大、輻射能量低;環(huán)偶極子響應(yīng)只能單入射角度激發(fā)等問題。針對(duì)這些關(guān)鍵問題,本文作者利用能帶色散調(diào)控方法研究SSPP結(jié)構(gòu)對(duì)空間波和表面波的調(diào)制,設(shè)計(jì)高效率微波毫米波器件,本論文開展的研究內(nèi)容如下:1. 針對(duì)環(huán)偶極子響應(yīng)諧振器體積大、輻射能量低的問題,本文... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

不同頻段下金屬表面的表面波分析[6]

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第1章緒論5照模式的不同，可以分為傳輸型SSPP結(jié)構(gòu)和局域型SSPP結(jié)構(gòu)；根據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)涞牟煌梢苑譃橐痪S、二維SSPP結(jié)構(gòu)，根據(jù)作用對(duì)象的不同，可以分為表面波SSPP結(jié)構(gòu)和空間波SSPP結(jié)構(gòu)。本文主要研究傳輸型SSPP結(jié)構(gòu)和局域型SSPP結(jié)構(gòu)對(duì)表面波和空間波的電磁調(diào)控，同時(shí)探索它們?cè)谛乱淮⒉ê撩撞呻娐分械膽?yīng)用。圖1.2贗表面等離激元的不同分類。根據(jù)模式、結(jié)構(gòu)拓?fù)�、作用�?duì)象的不同對(duì)贗表面等離激元進(jìn)行分類。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題1.2.1一維傳輸型贗表面等離激元結(jié)構(gòu)研究在微波、太赫茲頻段，一維傳輸型SSPP憑借緊湊的模場束縛能力，以及較低的傳輸損耗，主要用于實(shí)現(xiàn)集成電路中的波導(dǎo)、濾波器、分束器等器件。在微波頻段，美國羅徹斯特理工大學(xué)的W.Zhao等人實(shí)驗(yàn)證明了一維的金屬鋁凹槽結(jié)構(gòu)可以支持SSPP表面波的傳播[15]，如圖1.3（a）所示為加工的樣品，圖1.3（b）是通過微波近場掃描技術(shù)測(cè)量的場分布，可以發(fā)現(xiàn)能量基本都被束縛在金屬表面，通過測(cè)量SSPP表面波的傳播常數(shù)與頻率的關(guān)系，可以得到SSPP的一維色散關(guān)系圖，這是重要的SSPP研究方法與測(cè)量方法�；诖私Y(jié)構(gòu)，研究者們后續(xù)實(shí)現(xiàn)

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第1章緒論6了耦合器、分束器、以及環(huán)形諧振器等器件[68]。美國猶他大學(xué)的W.Zhu等人在太赫茲頻段設(shè)計(jì)了一維矩形凹槽型結(jié)構(gòu)[16]，如圖1.3（c）所示，通過傳輸測(cè)量結(jié)果提取該結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)，例如等效介電常數(shù)與等效磁導(dǎo)率，計(jì)算得到等離子截止頻率，與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果吻合的較好。圖1.3（a）一維金屬鋁凹槽結(jié)構(gòu)[15]。（b）電場強(qiáng)度分布。能量基本都被束縛在金屬表面。（c）一維矩形凹槽型結(jié)構(gòu)[16]。后續(xù)研究者們?cè)诖嘶A(chǔ)上，設(shè)計(jì)了各種形狀、尺寸的一維傳輸型SSPP結(jié)構(gòu)。例如，英國帝國理工學(xué)院的Maier等人設(shè)計(jì)的波紋圓柱金屬結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了SSPP模式（圖1.4（a））[27]；西班牙馬德里自治大學(xué)的Fernández‐Domínguez等人設(shè)計(jì)的螺旋凹槽金屬線結(jié)構(gòu)能夠支持緊湊型SSPP模式傳播（圖1.4（b））[69]，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，能夠支持軌道角動(dòng)量波[70]；南京航空航天大學(xué)的L.Liu等人提出在金屬柱上刻螺旋徑向凹槽可以支持高效率、寬帶SSPP傳播，用于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)導(dǎo)波與SSPP波的耦合（圖1.4（c））[71]。此外，為了加強(qiáng)SSPP的場束縛效果以及降低波導(dǎo)彎曲損耗，F(xiàn)ernández‐Domínguez等人在太赫茲頻段設(shè)計(jì)了“V”型凹槽型結(jié)構(gòu)支持SSPP表面波的傳播，模擬了可見光頻段通道等離激元（ChannelPlasmonsPolaritons）的概念與模型[17]，并且計(jì)算了SSPP的色散關(guān)系，如圖1.4（d）所示。浙江大學(xué)的T.Jiang等人進(jìn)一步優(yōu)化了此結(jié)構(gòu)，加入了“U”型結(jié)構(gòu)，提升了場束縛能力，進(jìn)一步降低了彎曲損耗和器件尺寸（圖1.4（e））[19]。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)ernández‐Domínguez等人模擬可見光和通信頻段的楔形等離激元


本文編號(hào)：3095536