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定 價(jià)：298 元
- 作者：常勝江
- 出版時(shí)間：2021/2/1
- ISBN：9787562860754
- 出 版 社：華東理工大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TB34
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)太赫茲波段常用功能材料的光學(xué)性質(zhì)和亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)功能器件的諧振及傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在功能材料方面,主要介紹了液晶雙折射材料、二氧化釩相變材料、石墨烯、二硫化鉬和碳納米管等二維納米材料、磁光材料。在人工微結(jié)構(gòu)電磁材料方面,介紹了亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵、光子晶體、表面等離子體、超材料、超表面等。按照實(shí)現(xiàn)的功能劃分,主要介紹了太赫茲調(diào)制器、偏振控制器、相移器、傳感器、單向傳輸?shù)沫h(huán)形器和隔離器、定向發(fā)射器等。本書適用于從事太赫茲功能材料、太赫茲微結(jié)構(gòu)功能器件等研究領(lǐng)域的工程技術(shù)人員,以及科研院所和大中專高校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和科研人員。
戰(zhàn)略前沿新技術(shù)太赫茲出版工程是華東理工大學(xué)出版社重大學(xué)術(shù)出版項(xiàng)目，得到了中國科學(xué)院雷嘯霖院士、中國工程院莊松林院士等國內(nèi)知名專家學(xué)者的大力支持。叢書總主編曹俊誠，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員，國家杰出青年基金獲得者（2004）、中科院百人計(jì)劃入選者（2009）、國務(wù)院政府特殊津貼獲得者、國家科技部重大儀器專項(xiàng)首席科學(xué)家。叢書共14分冊(cè)，具體分為太赫茲源、太赫茲探測(cè)及太赫茲應(yīng)用三大部分，闡釋太赫茲測(cè)試過程中的各種前沿技術(shù)，詳細(xì)介紹太赫茲基礎(chǔ)性能研究以及太赫茲技術(shù)在國防、安全、通信、醫(yī)療、天文等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，結(jié)合創(chuàng)作者多年的相關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，借鑒和歸納總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者和科研人員的研究成果，是國內(nèi)首套全面、詳細(xì)介紹太赫茲技術(shù)的原創(chuàng)叢書，代表了國內(nèi)一流研究水平，為該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員提供關(guān)鍵技術(shù)參考，旨在加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用。本書為戰(zhàn)略前沿新技術(shù)太赫茲出版工程08分冊(cè)，全書采用80克雅質(zhì)紙，彩色印刷。本書從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)太赫茲波段常用功能材料的光學(xué)性質(zhì)和亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)功能器件的諧振及傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本書適用于從事太赫茲功能材料、太赫茲微結(jié)構(gòu)功能器件等研究領(lǐng)域的工程技術(shù)人員,以及科研院所和大中專高校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和科研人員。
太赫茲波是指頻率在0.1~10THz的電磁輻射。過去由于缺乏太赫茲波產(chǎn)生及探測(cè)的有效技術(shù)手段,該頻段成為電磁波譜中沒有開發(fā)利用的一段空白。自20世紀(jì)80年代中期利用超快光電子技術(shù)成功地產(chǎn)生和探測(cè)太赫茲波以來,太赫茲波獨(dú)特的性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)并顯示出巨大的應(yīng)用前景,逐步成為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和國家安全方面非常具有應(yīng)用前景且十分活躍的研究領(lǐng)域,特別是在寬帶無線通信、生物醫(yī)學(xué)成像、材料的無損檢測(cè)、高分辨雷達(dá)和安全檢查等方面的應(yīng)用研究受到了廣泛關(guān)注�？梢哉f太赫茲技術(shù)科學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)問題,而且是國家新一代信息產(chǎn)業(yè)、國家安全和基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的重大需求,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)及國防建設(shè)具有重要的意義。太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用離不開滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域要求的實(shí)用化功能器件的支撐,包括低損耗波導(dǎo)、開關(guān)、調(diào)制/解調(diào)器、濾波器、耦合器、偏振控制器、傳感器以及非互易單向傳輸隔離器等。由于自然界中缺乏對(duì)太赫茲波強(qiáng)電磁響應(yīng)的自然材料,因此,利用人工電磁材料的強(qiáng)諧振與場(chǎng)局域效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)太赫茲波振幅、相位、頻率和偏振的高效調(diào)控是獲取高性能器件的有效途徑和方法。本書從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)太赫茲波段常用功能材料的光學(xué)性質(zhì)和亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)功能器件的諧振及傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在功能材料方面,主要介紹了液晶雙折射材料、二氧化釩相變材料、石墨烯、二硫化鉬和碳納米管等二維納米材料、磁光材料。在人工微結(jié)構(gòu)電磁材料方面,介紹了亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵、光子晶體、表面等離子體、超材料、超表面等。按照實(shí)現(xiàn)的功能劃分,主要介紹了太赫茲調(diào)制器、偏振控制器、相移器、傳感器、單向傳輸?shù)沫h(huán)形器和隔離器、定向發(fā)射器等。本書共分為9章,1章在簡(jiǎn)單介紹太赫茲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)太赫茲功能器件的研究進(jìn)展進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。第2章介紹了常用的金屬和介質(zhì)材料在太赫茲波段的性質(zhì)及理論計(jì)算模型,同時(shí)詳細(xì)介紹了光子晶體、表面等離子體、亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵、超材料和超表面等人工電磁材料的性質(zhì)、特點(diǎn)及理論模型。第3章介紹了太赫茲微結(jié)構(gòu)器件的數(shù)值仿真計(jì)算方法以及太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理方法。第4章至第6章分別介紹了太赫茲調(diào)制器件、偏振控制器件、傳感器件的新研究成果。第7章是具有鮮明特色的一章,主要介紹我們課題組在單向傳輸環(huán)形器、隔離器和偏振轉(zhuǎn)換器件方面的研究成果。第8章和第9章聚焦于太赫茲主動(dòng)調(diào)控器件的研究進(jìn)展。我們感謝所有曾經(jīng)在一起工作和正在一起工作的合作者,書中大量引用了他們的工作,包括在課題組工作和已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生:楊磊、陳賽、許士通、冀允允、李吉寧、陳猛等。太赫茲的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究日新月異,新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),由于編著者水平有限,書中難免會(huì)有疏漏之處,懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
常勝江，男，博士，南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)代光學(xué)研究所副所長(zhǎng)�！稊�(shù)據(jù)采集與處理》、《光電子激光》學(xué)報(bào)編委，中國光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員，中國儀器儀表學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，教育部高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)協(xié)作委員。范飛，常勝江，男，博士，南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師。近年來，已在光電子學(xué)主流學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文80余篇，其中作者或通訊作者被SCI/EI收錄50篇，H因子17，二區(qū)以上高水平論文25篇，以發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利6項(xiàng)，主持和參與科技部973、863、自然科學(xué)基金等國家和省部級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)。主要研究方向?yàn)樘掌澪⒓{光子器件及新穎電磁材料。
1 太赫茲技術(shù)及其功能器件概述001
1.1 太赫茲技術(shù)概述003
1.1.1 THz波的特性003
1.1.2 THz技術(shù)的應(yīng)用005
1.1.3 THz源與探測(cè)技術(shù)的發(fā)展006
1.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件概述009
1.2.1 關(guān)鍵THz功能器件研究進(jìn)展009
1.2.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件的主動(dòng)調(diào)控018
參考文獻(xiàn)018
2 太赫茲人工微結(jié)構(gòu)與功能材料基礎(chǔ)021
2.1 常見THz材料的性質(zhì)023
2.1.1 材料在THz波段的介電模型023
2.1.2 常見金屬在THz波段的性質(zhì)024
2.1.3 常見介質(zhì)材料在THz波段的性質(zhì)025
2.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件的理論基礎(chǔ)026
2.2.1 THz光子器件的電磁理論基礎(chǔ)026
2.2.2 THz光子晶體028
2.2.3 THz表面等離子體031
2.2.4 THz亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵035
2.2.5 THz超材料039
參考文獻(xiàn)043
3 太赫茲光子器件的仿真與實(shí)驗(yàn)表征基礎(chǔ)045
3.1 數(shù)值仿真方法047
3.1.1 時(shí)域有限差分法047
3.1.2 有限元法050
3.1.3 平面波展開法050
3.2 太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)051
3.2.1 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)052
3.2.2 太赫茲時(shí)域光譜測(cè)量原理053
3.2.3 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的衍生系統(tǒng)055
參考文獻(xiàn)060
4 太赫茲調(diào)制器件061
4.1 THz相變光子晶體調(diào)制器063
4.1.1 VO2相變及其在THz波段的性質(zhì)063
4.1.2 THz相變光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)與能帶特性064
4.1.3 THz相變光子晶體波導(dǎo)的傳輸與調(diào)控特性066
4.1.4 THz光子晶體的加工069
4.1.5 光控THz相變光子晶體的實(shí)驗(yàn)研究072
4.2 THz表面等離子體波導(dǎo)調(diào)制器076
4.2.1 金屬半導(dǎo)體表面等離子體波導(dǎo)調(diào)制器076
4.2.2 半導(dǎo)體InSb在THz波段的性質(zhì)077
4.2.3 器件的結(jié)構(gòu)和模式特征077
4.2.4 器件的調(diào)制特性079
4.3 電控雙肖特基柵陣THz調(diào)制器081
4.3.1 器件的結(jié)構(gòu)與加工082
4.3.2 器件的電子學(xué)特性083
4.3.3 器件的傳輸和調(diào)制實(shí)驗(yàn)085
4.3.4 數(shù)值模擬與理論分析088
4.4 基于二硫化鉬納米晶的THz超靈敏調(diào)制器091
4.4.1 硅基二硫化鉬納米晶的制備和THz波段的光學(xué)特性093
4.4.2 超靈敏的光泵浦調(diào)制094
4.4.3 光泵浦調(diào)制的機(jī)理分析與理論擬合095
4.4.4 二硫化鉬納米晶的調(diào)制增強(qiáng)效應(yīng)099
參考文獻(xiàn)100
5 太赫茲偏振控制器件103
5.1 梯度光柵THz人工高雙折射及其相移器件105
5.1.1 梯度光柵器件的結(jié)構(gòu)與雙折射實(shí)驗(yàn)106
5.1.2 基于梯度光柵結(jié)構(gòu)的半波片實(shí)驗(yàn)113
5.2 基于介質(zhì)金屬復(fù)合光柵的THz寬帶偏振轉(zhuǎn)換器件116
5.2.1 亞波長(zhǎng)金屬線柵的偏光特性117
5.2.2 復(fù)合光柵的偏振轉(zhuǎn)換與單向傳輸特性118
5.3 介質(zhì)H超表面偏振模式變換器122
5.3.1 器件結(jié)構(gòu)123
5.3.2 介質(zhì)光柵的雙折射特性及H超材料的偏振依賴特性123
5.3.3 介質(zhì)H超表面的偏振模式變換特性125
5.4 基于碳納米管的THz偏振調(diào)控器件128
5.4.1 碳納米管簡(jiǎn)介128
5.4.2 CNT薄膜的THz偏振特性實(shí)驗(yàn)研究130
5.4.3 器件的結(jié)構(gòu)與工作原理132
5.4.4 器件的實(shí)驗(yàn)測(cè)試132
5.5 基于碳納米管柔性基底的THz主動(dòng)偏振調(diào)控器件139
5.5.1 樣品的制備流程139
5.5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試140
5.5.3 理論模型145
5.5.4 偏振成像實(shí)驗(yàn)147
參考文獻(xiàn)148
6 太赫茲傳感器件151
6.1 THz光子晶體的導(dǎo)模諧振效應(yīng)153
6.1.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析153
6.1.2 入射角度的影響157
6.2 基于THz光子晶體的微流體傳感158
6.2.1 微流體的定性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)158
6.2.2 微流體的定量傳感實(shí)驗(yàn)159
6.3 微結(jié)構(gòu)PMMA波導(dǎo)管的THz波傳輸及傳感研究161
6.3.1 波導(dǎo)管微結(jié)構(gòu)制備與THz實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)162
6.3.2 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管諧振特性的研究164
6.3.3 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管偏振特性的分析166
6.3.4 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管微量液體傳感實(shí)驗(yàn)167
6.4 THz超材料薄膜傳感器的研究170
6.4.1 THz超材料薄膜傳感器的加工制備與理論分析170
6.4.2 器件傳輸性能的測(cè)試和分析172
6.4.3 PVA材料在THz波段的性質(zhì)174
6.4.4 器件的傳感性能及分析174
6.5 機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料及其應(yīng)變傳感178
6.5.1 柔軟基底材料在超材料上的應(yīng)用178
6.5.2 單軸機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料179
6.5.3 樣品的加工與實(shí)驗(yàn)結(jié)果183
6.5.4 雙軸機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料188
參考文獻(xiàn)191
7 太赫茲磁光器件193
7.1 THz磁光材料與磁光效應(yīng)概述197
7.1.1 鐵氧體材料在THz波段的旋磁性質(zhì)197
7.1.2 外磁場(chǎng)下半導(dǎo)體在THz波段的旋電性質(zhì)199
7.1.3 太赫茲波的橫向磁光效應(yīng)201
7.1.4 太赫茲波的縱向磁光效應(yīng)202
7.2 磁硅光子晶體微腔THz環(huán)形器206
7.2.1 磁硅光子晶體微腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)206
7.2.2 磁硅光子晶體微腔的模式分析208
7.2.3 THz磁硅光子晶體環(huán)形器的非互易傳輸與調(diào)控210
7.3 磁控THz磁流體光子晶體及其傳感應(yīng)用212
7.3.1 磁流體的光學(xué)特性212
7.3.2 磁流體的磁光特性215
7.3.3 磁流體填充THz光子晶體的實(shí)驗(yàn)與分析219
7.4 金屬磁光表面等離子體THz隔離器224
7.4.1 金屬磁光表面等離子體波導(dǎo)的色散和模式特征分析225
7.4.2 金屬磁光表面等離子體波導(dǎo)的非互易傳輸與調(diào)控227
7.4.3 金屬磁光表面等離子體透鏡的色散特性230
7.4.4 金屬磁光表面等離子體透鏡的非互易傳輸與調(diào)控233
7.5 THz磁光超表面隔離器237
7.5.1 器件的非互易傳輸特性與產(chǎn)生機(jī)制238
7.5.2 器件的可調(diào)節(jié)性240
7.5.3 柱型磁光超表面結(jié)構(gòu)的太赫茲隔離器及磁場(chǎng)傳感器242
7.5.4 外磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感245
7.6 THz法拉第磁光偏振轉(zhuǎn)換器246
7.6.1 雙層磁等離子體的結(jié)構(gòu)與工作原理247
7.6.2 器件的傳輸特性248
7.6.3 器件的工作機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化250
參考文獻(xiàn)253
8 太赫茲液晶可調(diào)控器件255
8.1 太赫茲波段液晶簡(jiǎn)介257
8.1.1 液晶的分類與性質(zhì)257
8.1.2 THz波段液晶材料的研究現(xiàn)狀259
8.2 隨機(jī)分布液晶層在THz波段的光學(xué)特性261
8.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與測(cè)試系統(tǒng)262
8.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析263
8.2.3 液晶在THz波段的磁致雙折射263
8.2.4 可調(diào)控THz相位延遲器266
8.2.5 液晶BNHR的動(dòng)態(tài)響應(yīng)267
8.3 基于雙頻液晶的電控太赫茲波片269
8.3.1 樣品的制作和測(cè)試方法269
8.3.2 無外加電場(chǎng)時(shí)雙頻液晶的太赫茲光學(xué)性質(zhì)271
8.3.3 外加電場(chǎng)下雙頻液晶光學(xué)各向異性272
8.4 電控太赫茲EIT與EIA超材料器件的研究277
8.4.1 液晶超材料的制備277
8.4.2 液晶E7在THz波段的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)特性278
8.4.3 液晶超材料在THz波段的EIT和EIA效應(yīng)281
8.4.4 電場(chǎng)調(diào)控器件EIA效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及原理分析285
8.5 THz人工高雙折射及其相移器的研究287
8.5.1 柵格復(fù)合介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的EIT效應(yīng)和人工高雙折射效應(yīng)287
8.5.2 基于柵格復(fù)合介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的液晶相移器研究291
參考文獻(xiàn)294
9 太赫茲石墨烯主動(dòng)調(diào)控器件297
9.1 石墨烯在THz波段的電磁性質(zhì)299
9.1.1 石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)率299
9.1.2 石墨烯的制備301
9.2 基于石墨烯的THz定向發(fā)射器302
9.2.1 器件的結(jié)構(gòu)及THz波段石墨烯的電控性質(zhì)303
9.2.2 器件性能模擬與結(jié)果分析305
9.3 基于石墨烯等離子體陣列結(jié)構(gòu)的THz放大器308
9.3.1 器件的研究背景及其結(jié)構(gòu)308
9.3.2 石墨烯的負(fù)電導(dǎo)率性質(zhì)310
9.3.3 器件的物理機(jī)理311
9.3.4 器件的可調(diào)諧性及其優(yōu)化313
9.4 基于石墨烯和液晶的寬帶可調(diào)諧四分之一波片317
9.4.1 基于電控石墨烯光柵的窄帶QWP 318
9.4.2 基于電控液晶石墨烯光柵的寬帶可調(diào)諧QWP 322
參考文獻(xiàn)326
索引329
1 太赫茲技術(shù)及其功能器件概述001
1.1 太赫茲技術(shù)概述003
1.1.1 THz波的特性003
1.1.2 THz技術(shù)的應(yīng)用005
1.1.3 THz源與探測(cè)技術(shù)的發(fā)展006
1.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件概述009
1.2.1 關(guān)鍵THz功能器件研究進(jìn)展009
1.2.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件的主動(dòng)調(diào)控018
參考文獻(xiàn)018
2 太赫茲人工微結(jié)構(gòu)與功能材料基礎(chǔ)021
2.1 常見THz材料的性質(zhì)023
2.1.1 材料在THz波段的介電模型023
2.1.2 常見金屬在THz波段的性質(zhì)024
2.1.3 常見介質(zhì)材料在THz波段的性質(zhì)025
2.2 THz微結(jié)構(gòu)功能器件的理論基礎(chǔ)026
2.2.1 THz光子器件的電磁理論基礎(chǔ)026
2.2.2 THz光子晶體028
2.2.3 THz表面等離子體031
2.2.4 THz亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵035
2.2.5 THz超材料039
參考文獻(xiàn)043
3 太赫茲光子器件的仿真與實(shí)驗(yàn)表征基礎(chǔ)045
3.1 數(shù)值仿真方法047
3.1.1 時(shí)域有限差分法047
3.1.2 有限元法050
3.1.3 平面波展開法050
3.2 太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)051
3.2.1 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)052
3.2.2 太赫茲時(shí)域光譜測(cè)量原理053
3.2.3 太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的衍生系統(tǒng)055
參考文獻(xiàn)060
4 太赫茲調(diào)制器件061
4.1 THz相變光子晶體調(diào)制器063
4.1.1 VO2相變及其在THz波段的性質(zhì)063
4.1.2 THz相變光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)與能帶特性064
4.1.3 THz相變光子晶體波導(dǎo)的傳輸與調(diào)控特性066
4.1.4 THz光子晶體的加工069
4.1.5 光控THz相變光子晶體的實(shí)驗(yàn)研究072
4.2 THz表面等離子體波導(dǎo)調(diào)制器076
4.2.1 金屬半導(dǎo)體表面等離子體波導(dǎo)調(diào)制器076
4.2.2 半導(dǎo)體InSb在THz波段的性質(zhì)077
4.2.3 器件的結(jié)構(gòu)和模式特征077
4.2.4 器件的調(diào)制特性079
4.3 電控雙肖特基柵陣THz調(diào)制器081
4.3.1 器件的結(jié)構(gòu)與加工082
4.3.2 器件的電子學(xué)特性083
4.3.3 器件的傳輸和調(diào)制實(shí)驗(yàn)085
4.3.4 數(shù)值模擬與理論分析088
4.4 基于二硫化鉬納米晶的THz超靈敏調(diào)制器091
4.4.1 硅基二硫化鉬納米晶的制備和THz波段的光學(xué)特性093
4.4.2 超靈敏的光泵浦調(diào)制094
4.4.3 光泵浦調(diào)制的機(jī)理分析與理論擬合095
4.4.4 二硫化鉬納米晶的調(diào)制增強(qiáng)效應(yīng)099
參考文獻(xiàn)100
5 太赫茲偏振控制器件103
5.1 梯度光柵THz人工高雙折射及其相移器件105
5.1.1 梯度光柵器件的結(jié)構(gòu)與雙折射實(shí)驗(yàn)106
5.1.2 基于梯度光柵結(jié)構(gòu)的半波片實(shí)驗(yàn)113
5.2 基于介質(zhì)金屬復(fù)合光柵的THz寬帶偏振轉(zhuǎn)換器件116
5.2.1 亞波長(zhǎng)金屬線柵的偏光特性117
5.2.2 復(fù)合光柵的偏振轉(zhuǎn)換與單向傳輸特性118
5.3 介質(zhì)H超表面偏振模式變換器122
5.3.1 器件結(jié)構(gòu)123
5.3.2 介質(zhì)光柵的雙折射特性及H超材料的偏振依賴特性123
5.3.3 介質(zhì)H超表面的偏振模式變換特性125
5.4 基于碳納米管的THz偏振調(diào)控器件128
5.4.1 碳納米管簡(jiǎn)介128
5.4.2 CNT薄膜的THz偏振特性實(shí)驗(yàn)研究130
5.4.3 器件的結(jié)構(gòu)與工作原理132
5.4.4 器件的實(shí)驗(yàn)測(cè)試132
5.5 基于碳納米管柔性基底的THz主動(dòng)偏振調(diào)控器件139
5.5.1 樣品的制備流程139
5.5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試140
5.5.3 理論模型145
5.5.4 偏振成像實(shí)驗(yàn)147
參考文獻(xiàn)148
6 太赫茲傳感器件151
6.1 THz光子晶體的導(dǎo)模諧振效應(yīng)153
6.1.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析153
6.1.2 入射角度的影響157
6.2 基于THz光子晶體的微流體傳感158
6.2.1 微流體的定性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)158
6.2.2 微流體的定量傳感實(shí)驗(yàn)159
6.3 微結(jié)構(gòu)PMMA波導(dǎo)管的THz波傳輸及傳感研究161
6.3.1 波導(dǎo)管微結(jié)構(gòu)制備與THz實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)162
6.3.2 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管諧振特性的研究164
6.3.3 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管偏振特性的分析166
6.3.4 微結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管微量液體傳感實(shí)驗(yàn)167
6.4 THz超材料薄膜傳感器的研究170
6.4.1 THz超材料薄膜傳感器的加工制備與理論分析170
6.4.2 器件傳輸性能的測(cè)試和分析172
6.4.3 PVA材料在THz波段的性質(zhì)174
6.4.4 器件的傳感性能及分析174
6.5 機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料及其應(yīng)變傳感178
6.5.1 柔軟基底材料在超材料上的應(yīng)用178
6.5.2 單軸機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料179
6.5.3 樣品的加工與實(shí)驗(yàn)結(jié)果183
6.5.4 雙軸機(jī)械可調(diào)諧太赫茲超材料188
參考文獻(xiàn)191
7 太赫茲磁光器件193
7.1 THz磁光材料與磁光效應(yīng)概述197
7.1.1 鐵氧體材料在THz波段的旋磁性質(zhì)197
7.1.2 外磁場(chǎng)下半導(dǎo)體在THz波段的旋電性質(zhì)199
7.1.3 太赫茲波的橫向磁光效應(yīng)201
7.1.4 太赫茲波的縱向磁光效應(yīng)202
7.2 磁硅光子晶體微腔THz環(huán)形器206
7.2.1 磁硅光子晶體微腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)206
7.2.2 磁硅光子晶體微腔的模式分析208
7.2.3 THz磁硅光子晶體環(huán)形器的非互易傳輸與調(diào)控210
7.3 磁控THz磁流體光子晶體及其傳感應(yīng)用212
7.3.1 磁流體的光學(xué)特性212
7.3.2 磁流體的磁光特性215
7.3.3 磁流體填充THz光子晶體的實(shí)驗(yàn)與分析219
7.4 金屬磁光表面等離子體THz隔離器224
7.4.1 金屬磁光表面等離子體波導(dǎo)的色散和模式特征分析225
7.4.2 金屬磁光表面等離子體波導(dǎo)的非互易傳輸與調(diào)控227
7.4.3 金屬磁光表面等離子體透鏡的色散特性230
7.4.4 金屬磁光表面等離子體透鏡的非互易傳輸與調(diào)控233
7.5 THz磁光超表面隔離器237
7.5.1 器件的非互易傳輸特性與產(chǎn)生機(jī)制238
7.5.2 器件的可調(diào)節(jié)性240
7.5.3 柱型磁光超表面結(jié)構(gòu)的太赫茲隔離器及磁場(chǎng)傳感器242
7.5.4 外磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感245
7.6 THz法拉第磁光偏振轉(zhuǎn)換器246
7.6.1 雙層磁等離子體的結(jié)構(gòu)與工作原理247
7.6.2 器件的傳輸特性248
7.6.3 器件的工作機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化250
參考文獻(xiàn)253
8 太赫茲液晶可調(diào)控器件255
8.1 太赫茲波段液晶簡(jiǎn)介257
8.1.1 液晶的分類與性質(zhì)257
8.1.2 THz波段液晶材料的研究現(xiàn)狀259
8.2 隨機(jī)分布液晶層在THz波段的光學(xué)特性261
8.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與測(cè)試系統(tǒng)262
8.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析263
8.2.3 液晶在THz波段的磁致雙折射263
8.2.4 可調(diào)控THz相位延遲器266
8.2.5 液晶BNHR的動(dòng)態(tài)響應(yīng)267
8.3 基于雙頻液晶的電控太赫茲波片269
8.3.1 樣品的制作和測(cè)試方法269
8.3.2 無外加電場(chǎng)時(shí)雙頻液晶的太赫茲光學(xué)性質(zhì)271
8.3.3 外加電場(chǎng)下雙頻液晶光學(xué)各向異性272
8.4 電控太赫茲EIT與EIA超材料器件的研究277
8.4.1 液晶超材料的制備277
8.4.2 液晶E7在THz波段的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)特性278
8.4.3 液晶超材料在THz波段的EIT和EIA效應(yīng)281
8.4.4 電場(chǎng)調(diào)控器件EIA效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及原理分析285
8.5 THz人工高雙折射及其相移器的研究287
8.5.1 柵格復(fù)合介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的EIT效應(yīng)和人工高雙折射效應(yīng)287
8.5.2 基于柵格復(fù)合介質(zhì)超表面結(jié)構(gòu)的液晶相移器研究291
參考文獻(xiàn)294
9 太赫茲石墨烯主動(dòng)調(diào)控器件297
9.1 石墨烯在THz波段的電磁性質(zhì)299
9.1.1 石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)率299
9.1.2 石墨烯的制備301
9.2 基于石墨烯的THz定向發(fā)射器302
9.2.1 器件的結(jié)構(gòu)及THz波段石墨烯的電控性質(zhì)303
9.2.2 器件性能模擬與結(jié)果分析305
9.3 基于石墨烯等離子體陣列結(jié)構(gòu)的THz放大器308
9.3.1 器件的研究背景及其結(jié)構(gòu)308
9.3.2 石墨烯的負(fù)電導(dǎo)率性質(zhì)310
9.3.3 器件的物理機(jī)理311
9.3.4 器件的可調(diào)諧性及其優(yōu)化313
9.4 基于石墨烯和液晶的寬帶可調(diào)諧四分之一波片317
9.4.1 基于電控石墨烯光柵的窄帶QWP 318
9.4.2 基于電控液晶石墨烯光柵的寬帶可調(diào)諧QWP 322
參考文獻(xiàn)326
索引329
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