《人工表面等離激元有源器件的研製》是依託東南大學，由崔鐵軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人工表面等離激元有源器件的研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：崔鐵軍
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光波的表面等離激元（SPP）因具有亞波長效應和無衍射現象而有利於器件的小型化。雖然相關技術無法直接運用於微波及太赫茲頻段，但可通過引入人工結構來構建人工表面等離激元。本課題組的前期研究提出了一種微波段的柔性共形人工表面等離激元波導及其系列無源器件。然而，人工表面等離激元的有源基礎和相關有源器件還是空白。為此，本項目首先提出一種新型的人工表面等離激元波導結構，該結構可與微波段的有源晶片有效結合，從而建立人工表面等離激元有源器件的基礎。進而提出微波段人工表面等離激元有源器件完整的設計方案，並研製出可以套用於實際的有源功能器件，例如人工表面等離激元放大器、倍頻器、混頻器等。本項目的研究不僅對表面等離激元及人工表面等離激元的理論體系具有重要的理論意義，而且對基於人工表面等離激元的積體電路及系統的研製也具有重要的促進作用。
結題摘要
人工表面等離激元是一種具有高度束縛與近場增強特性的特殊表面波模式，因有望在高集成度電路中替代傳統微波傳輸線解決現有系統設計中小型化和電磁兼容之間的矛盾，而受到物理學界和工程界的廣泛關注，成為當前重要研究熱點之一。本項目圍繞“人工表面等離激元有源器件研製”這一主題，從人工表面等離激元電路理論、二極體類人工表面等離激元器件、三極體類人工表面等離激元器件與人工表面等離激元有源器件測試方法等四個方面展開了深入研究，取得了一系列突破性研究成果。成果包括：（1）全方位建立了人工表面等離激元的電路理論體系。通過場路結合、電路拓撲提取等方法建立了電磁特性與結構幾何參數之間的顯性公式，揭示了人工表面等離激元的物理本質並以此為基礎建立了相關單元資料庫，為人工表面等離激元有源器件設計及最佳化提供了技術基礎。（2）通過在人工表面等離激元結構中引入二極體元件實現了對其色散特性的動態控制，設計了基於人工表面等離激元的諧波發生器、波束掃描天線、可重構功能器件以及多功能數字調製器等一系列器件，首創了有源數字人工表面等離激元的概念，建立了數位化和可程式人工表面等離激元理論體系。（3）研究了人工等離激元波導與三極體晶片的集成方法，進而構建出一系列具有實際套用潛力的人工表面等離激元有源功能器件，如諧波混頻器、增益倍頻器等。（4）提出了一系列基於人工表面等離激元級聯網路理論的高精度、高魯棒性色散、近場測試方法，可解決有源人工表面等離激元結構的色散曲線和近場分布測試難題，為人工表面等離激元電路與系統設計奠定了技術基礎。受本項目資助，在《National Science Review》、《Laser & Photonics Review》、《ACS Photonics》、《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》等國際重要期刊發表相關論文50篇，授權國家發明專利16項，在國際上形成了重要影響，為人工表面等離激元的系統級套用奠定了重要技術基礎。
