基于人工表面等离激元的宽带漏波天线

为了解决漏波天线带宽有限和整体尺寸较大的问题,文章提出了一种新型宽带漏波天线.该天线由人工表面等离激元传输线和非对称圆形贴片组成,其工作频段为7～15 GHz(相对带宽为72.73％),能够从后向至前向连续波束扫描,波束扫描角度为69°,同时具有稳定的高辐射增益.该天线的最大仿真增益达到13.1 dBi,测试增益波动仅...     

基于表面等离激元耦合调控石墨烯点阵结构

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章利用不受光信号的入射角和偏振方向影响的石墨烯点阵结构,结合石墨烯之间的表面等离激元耦合,通过改变底层石墨烯的费米能级,实现了石墨烯点阵结构谐振频率的调控。     

基于人工表面等离激元的半模间隙波导带通滤波器北大核心CSCD

本文设计出一种带宽可控的带通滤波器,将人工表面等离激元（spoof surface plasmon polaritons, SSPPs）引入半模槽间隙波导（half-mode groove gap waveguide, HMGGW）结构。在所提出的模型中,人工表面等离激元的低通特性和半模槽间隙波导的阻带特性相结合,可以实现带通特性。通带的上截止频率可由SSPP单元的长度来调节,通带的下截止频率可由半模槽间隙波导的高度进行调节。本文所设计的模型,通带范围为19.4～26.7GHz,相对带宽为31.7%,该模型结构简单,制造方便。     

基于CMOS的新型人工表面等离激元滤波器设计

本文基于0.18μm CMOS工艺提出了一种新型微波人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polariton,SSPP)耦合式滤波器结构并进行加工和测量,同时设计了一种太赫兹SSPP四边形滤波器并进行了全波仿真.新型微波SSPP耦合式滤波器通带为11～12.3 GHz(S₁₁<-10 d B,S₂₁>-3.5 d B),结构紧凑,电尺寸仅为0.018 4λ_g×0.008 4λ_g,远小于其他基于集成电路工艺设计的无源滤波器.通过优化与调整,可以将新型微波SSPP耦合式滤波器的性能进一步优化到要求范围内.太赫兹SSPP四边形滤波器通带为210.8～241.3 GHz(S₁₁<-10 d B,S₂₁>-4.7 d B),带内插入损耗仅为2.7 d B,带外抑制良好.两种SSPP滤波器均采用非接触式电磁耦合的新型能量传递方式,结构设计新颖,并且微波段SSPP耦合式滤波器小型化优势明显,电尺寸仅为0.019λ_...     

基于人工表面等离激元周期调制的漏波天线设计

基于超薄波纹金属条带结构,利用人工表面等离激元的周期调制原理,设计出辐射波束角度及数量均可设计的漏波天线.首先,分析了不同周期下人工表面等离激元单元结构的色散特性;其次,介绍了周期调制的原理,即通过将调制周期从亚波长尺寸不断增大到波长尺寸,人工表面等离激元将经历从高效传输到截止,然后到定向漏波乃至多波束辐射的过程;再次...     

柔性人工表面等离激元传输线的小型化设计

为了实现高集成度通信系统中高频信号的可靠传输,提出了一种小型化叉指H形人工表面等离激元传输线结构. 采用共面双导体形式,并在金属矩形凹槽处添加叉指结构,实现色散特性调控和尺寸缩减. 同时给出单元结构的等效电路模型,验证了小型化结构的设计原理,分析了力学形变时传输线的性能. 仿真与测试结果表明,与常规的人工表面等离激元相比,叉指H形人工表面等离激元传输线可在保持相同带宽（3～15.25 GHz）的同时,线宽减少79.5%,尺寸仅为2.28λ_g×0.098λ_g（λ_g为中心频率对应的波长）. 在平坦和变形时加工实物的带宽保持在3～12.90 GHz,与仿真结果较吻合. 设计的结构具有高频、小型化和柔性超薄等特点,在超小型高速通信系统中具有潜在的应用前景.     

基于人工表面等离激元的天线研究进展

人工表面等离激元是在人工电磁媒质与传统材料界面激发的一种亚波长表面电磁模式, 具有波长短、场局域增强、色散可调等新奇的电磁特性, 在小型化微波器件、隐身材料与隐身结构、天线/天线罩等领域具有重要应用前景.文章综述了人工表面等离激元在天线中的应用研究进展, 包括基于混合模式耦合、相位梯度超表面解耦、周期结构解耦等原理的端射天线、多波束天线、频扫天线, 为新型天线的研发与应用提供技术支撑.     

基于表面等离激元的谐振腔侧面耦合MDM结构波导滤波器色散关系及透射谱

研究了一类L形和矩形谐振腔侧面耦合MDM结构亚波长表面等离激元滤波器的色散关系和透射谱。研究结果表明等效折射率的实部和虚部在短波部分变化较大,在长波部分（800 nm-2000 nm）趋于稳定值,传播距离随着波长的增加和介质层厚度的增加均增加,当波导宽度在50 nm以上时,SPPs的传播距离在所研究的波长范围为4-9 um,可以满足纳米光子器件的尺寸要求;通过对侧面 型谐振腔和矩形谐振腔耦合的透射谱研究表明在保持腔体总长度不变的情况下,两种耦合方式所产生的光谱曲线完全相似,说明禁带的出现只与谐振腔的长度有关系,对集成光子器件的研发具有一定的参考意义。     

复合结构的等离激元模式耦合关系及光学特性研究

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构,采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究.研究发现,波长在400～900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下,最小的透过率能达到7.46％,最小的半峰全宽能达到7.25 nm,最大的反射率为87.61％,最大吸收率达到38.00％,且表现出透射光谱...     

基于人工局域表面等离激元的液晶微波介电常数测量传感器

液晶材料在微波频段具有良好的调制特性,在微波可调谐器件领域具有巨大的应用潜力。本文针对液晶材料微波介电常数的测量需求,提出了一种基于人工局域表面等离激元谐振的传感器。通过设计环形谐振器结构,在sub-6 GHz频段形成局域表面等离激元窄带谐振峰。通过给液晶施加外加电场,能够实现对液晶介电常数的调控。通过谐振频点位置的拟合,能够得到对应的液晶的介电常数大小,从而实现液晶材料在微波频段的介电常数的测量。本文研究了不同液晶层厚度、不同液晶介电常数对人工局域表面等离激元谐振频点的影响。随着液晶层厚度增加或者液晶介电常数的减小,谐振频点f₁和f₂都逐渐增大。当液晶层厚度大于或等于0.5 mm时,谐振频点f₁和f₂随介电常数的变化具有良好的线性度,且具有高灵敏度(>400 MHz/Δε),远大于基于目前报道的其他形式介电常数传感器。同时,本传感器结构可以在液晶层上下施加电场,从而实现在不同外加电场作用下液晶材料微波介电常数的测量,在液晶微波特性研究领域具有应用潜力。     

基于SSPPs的低剖面宽带八木天线阵列设计

提出了一种基于新型人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons, SSPPs)馈电带有引向器的低剖面宽带八木天线阵列。天线阵列包括两部分:基于人工表面等离子体激元波导的四路宽带功分器和八木天线阵列。人工表面等离子体激元具有高的场局限性,将信号束缚在人工表面等离子体激元的凹槽结构中保证了信号的高效传输,减少了传输损耗。八木天线通过进一步加载引向器结构能够实现端射辐射特性。测试结果表明:天线阵列的回波损耗在4.5 ~6.05 GHz 频率范围内小于-10 dB。天线阵列实际增益在4.5 ~ 6.05 GHz 范围内最高可达11.1 dBi。     

人工表面等离激元波导及天线若干进展

电磁波的传输和调控是电子学领域的一个研究热点,人工表面等离激元是一项通过在金属表面人工设计亚波长周期结构实现有效控制微波与太赫兹波传输的新技术。近年来,人工表面等离激元波导、电路与天线研究方面已取显著成果,为其在微波与太赫兹集成电路与系统中的应用奠定了基础。鉴于人工表面等离激元技术的重要应用前景,文章简要综述了人工表面等离激元波导、滤波器、频扫漏波天线以及涡旋波天线的若干最新研究进展,为新型人工表面等离激元波导与天线的开发及应用提供了参考。     

基于钒的表面等离子体宽带广角红外光吸收器

探讨了基于金属钒亚微米结构的表面等离子体宽带广角红外光吸收器,它由置于表面涂覆介质层的金属钒衬底上方周期性排列的无限长钒条构成。使用有限元方法计算了其吸收谱,当P极化平面电磁波以小角度(小于20°)入射时,吸收率达到98%以上,波长为1.08～1.60μm;当P极化平面波以大角度(小于50°)入射时,吸收率达到98%以上,波长为1.08～1.44μm;当P极化平面波以10°入射时,谐振峰(λ=1.54μm)的吸收率达到99.9%。此外,由于金属钒的熔点很高,基于金属钒的吸收器可用于强光高功率的场合。     

Localized Spoof Surface Plasmon Skyrmions Excited by Guided Waves

Recently, skyrmions are constructed in the system of localized spoof surface plasmons (LSSPs), showing topological robustness and near-equidistant multi-resonant response. Guided wave excitation of the LSSP skyrmions plays an elementary role in large-scale planar integration and construction of complex networks. However, it is not investigated. In this study, the LSSP skyrmions are excited by guided waves supported by two kinds of widely used transmission lines, microstrip line and coplanar waveguide. Space-coiling meta-structures with different shapes that support LSSP skyrmions are etched on the ground planes as defected ground structures (DGSs). All structures including resonator, transmission line, input and output ports are in one plane. The structures are fabricated on printed circuit boards (PCBs) and the near-equidistant multi-resonant spectra of the LSSP skyrmions are measured. Moreover, to reduce the material loss, the structure is made on MgB₂ superconducting film, and the quality factor (Q-factor) is increased by seven times compared to the corresponding mode on PCB. This study paves the way for the massive planar integration of the LSSP skyrmions and the construction of complex networks with the LSSP skyrmions, and provides an idea for developing metasurfaces with low material loss in the microwave and terahertz bands.     

基于人工表面等离子激元传输线的宽带圆极化频率扫描天线

提出了一种由椭圆形人工表面等离子激元(SSPPs)馈电的新型宽带圆极化频率扫描天线.天线以椭圆结构单元SSPPs传输线为基础,沿传输线两侧周期性地加载开口环贴片,利用表面波的慢波特性实现天线的频率扫描,并且通过加载贴片偏移四分之一波导波长产生90°相移,实现圆极化辐射.仿真和实测结果均表明,所提出的天线在4.5～8.0...     

Surface Plasmon Resonance Sensors Based on Polymer Optical Fiber

Surface Plasmon Resonance （SPR） is a powerful technique for directly sensing in biological studies, chemical detection and environmental pollution monitoring. In this paper, we present polymer optical fiber application in SPR sensors, including wavelength interrogation surface enhanced Raman scattering SPR sensor and surface enhanced Raman scattering （SERS） probe.
Long-period fiber gratings are fabricated on single mode polymer optical fiber （POF） with 120 μm period and 50% duty cycle. The polarization characteristic of this kind of birefringent grating is studied. Theoretical analysis shows it will be advantageous in SPR sensing applications.     

一种人工表面等离激元的小型化毫米波天线

设计了一款基于人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasma Polariton,SSPP)的小型化高效率定向辐射天线.在介质基板表面印刷了共面波导(CPW)、波矢匹配结构和SSPP传输线三种结构,其中波矢匹配结构与共面波导部分相结合,更好地完成阻抗匹配.此外,因人工表面等离子体激元可以将电场约束在天线...     

用表面等离子体谐振（SPR）测量物质的折射率

本文介绍一种用表面等离子体谐振间接测量物质折射率的新方法。从理论上对这种方法作了论证,运用这种方法对ＬＢ膜做了测试实验,推算出其折射率,并且分析了这种方法适用特点。     

基于表面等离激元的超薄隐身套的实验验证

针对超材料透波隐身套厚度大的问题,提出了基于表面等离激元的超薄隐身套,通过超材料套层将入射电磁波耦合为表面等离激元波并传输至障碍物后方,实现超薄透波隐身。设计了基于开口谐振环的表面等离激元耦合层,将其包覆在金属圆柱表面,制作了基于表面等离激元的超薄隐身套原理样件并进行了对比测试。实验结果表明,该隐身套在其厚度仅为工作波长的1/30 时具有良好的绕行透波性能。     

基于表面等离子体激发的光学操控技术

基于表面等离子体激发的光学操控技术由于其所需激光能量低、装置简单,近来引起了广泛关注。采用Kretschmann棱镜耦合法对金膜表面等离子体场进行激发,实现了对直径为10.8μm的聚苯乙烯粒子的有效操控。通过引入一微孔阵列对入射激光光斑图样进行调制,实现了聚苯乙烯微粒在金膜表面的阵列式分布。实验中使用的光源为输出功率20mW的氦氖激光器,所需要的能量密度仅为传统激光光镊能量密度的几十分之一。由于该装置成本低、操控灵活且较低的激光能量密度可以防止对活体细胞的破坏,因此,可在医疗领域中的活体细胞及DNA操控等方面得到应用。