周期微结构中电磁波的反射透射及吸收特性研究

【摘要】： 由介质、金属构成的周期型微结构材料具有两大特征:一是丰富的界面,二是周期性。由于界面丰富,这种结构可以支持多样的电磁模式(各类体模式和界面模式,如波导模式和表面等离激元模式);由于具有周期性,这种结构可以产生强烈的各向异性,并拥有了激发和调制各种电磁模式的能力。因此电磁波在这类材料中具有与在一般材料中大为不同的传播性质:超常的透射、反射、吸收、折射现象等,对这种材料的研究具有新颖的物理意义和良好的应用前景。故本论文对此展开讨论,具体内容安排如下: 第一章简要介绍光子晶体和表面等离激元的基本性质和一些应用。通过对这两者的介绍,引入讨论周期型微结构所需的常见概念,如能带结构、亚波长衰逝波等等。 第二章对所采用的研究工具——计算方法和模拟手段做介绍,包括平面波方法、时域有限差分方法、传输矩阵方法的基本概念以及RSoft系列模拟软件的使用步骤和技巧。 三到五章是主体,讨论电磁波在我们设计的一些周期型微结构中的超常透射、反射、吸收、折射性质。第三章讨论加有额外周期型结构的平金属,第四章讨论加有额外周期型结构的一维光子晶体,研究它们的透射、反射、吸收性质,揭示了它们的选择性超常透射现象,阐明了其中的物理原因。 第五章讨论周期型微结构材料所具有的异常折射性质。从基本的等频图概念开始,对各类负折射材料系统分类,明确其物理图像,并给出我们设计的一些正负双折射、负反射成像、零反射结构。之后厘清负折射与超越衍射极限成像之间的关系,提出了一种新的亚波长成像机制——无穷大折射率复眼结构成像。