超構器件理論和套用

《超構器件理論和套用》是2024年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：超構器件理論和套用
• 作者：蔡定平
• 出版時間：2024年3月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787508864181

內容簡介

《超構器件理論和套用》主要講述了超構器件的有關理論、實際套用和加工製造方法。《超構器件理論和套用》共10章，包括波前控制基本理論、亞波長微納結構中的光學相互作用、從環形偶極子到零極子、流體超材料、微機械可調諧超材料、超構表面的基本套用、超構透鏡、超構器件的發展與套用、納米結構中非常光場的套用、超構器件的加工和表征。《超構器件理論和套用》所涉及的是相關領域前沿科學研究的*新進展，附有大量實際超構器件的設計案例及圖例，便於讀者理解。

目錄

目錄

叢書序

前言

致謝

第1章　波前控制基本理論1

1.1　概述1

1.2　基本理論——廣義斯涅爾定律1

1.2.1　多諧振超構表面3

1.2.2　間隙等離激元超構表面4

1.2.3　幾何相位超構表面12

1.2.4　惠更斯超構表面12

1.2.5　全介質惠更斯超構表面13

1.2.6　高折射率對比的超構表面13

1.3　本章總結14

參考文獻14

第2章　亞波長微納結構中的光學相互作用20

2.1　概述20

2.2　亞波長結構中的異常干涉21

2.2.1　異常的楊氏干涉22

2.2.2　亞波長F-P干涉儀27

2.2.3　諧振器陣列中的模間干擾30

2.3　一般性理論31

2.3.1　亞衍射成像中的干涉理論31

2.3.2　關於反射和折射的干涉理論35

2.3.3　局部相位調製37

2.4　多層結構的套用45

2.4.1　近場超透鏡和電漿表面透鏡45

2.4.2　雙*透鏡49

2.4.3　薄膜吸收體53

2.5　周期性表面結構56

2.5.1　光譜濾波器56

2.5.2　寬頻吸收58

2.5.3　偏振控制61

2.6　非周期表面結構65

2.6.1　超構透鏡65

2.6.2　結構光的產生72

2.7　結論和前景81

參考文獻82

第3章　電磁回響的新篇章：從環形偶極子到零極子103

3.1　超材料中的環偶極回響103

3.1.1　基本原理104

3.1.2　環偶極回響的檢測105

3.2　光學波段下的等離激元環形超材料設計108

3.2.1　簡介108

3.2.2　環形超分子設計和仿真結果109

3.2.3　耦合機制的分析113

3.3　零極子114

3.3.1　簡介114

3.3.2　零極子的探測116

3.4　總結與未來展望118

參考文獻118

第4章　流體超材料124

4.1　概述124

4.1.1　處於液體環境的超材料126

4.1.2　水溶液中的超材料126

4.1.3　液晶中的超材料127

4.1.4　液體中的納米微粒超材料129

4.2　液態單元超材料131

4.2.1　水單元超材料131

4.2.2　液態金屬單元超材料133

4.3　結論和觀點135

參考文獻136

第5章　微機械可調諧超材料144

5.1　概述144

5.2　電動機械可調諧超材料145

5.2.1　吉赫茲電動機械可調諧超材料145

5.2.2　太赫茲電動機械可調諧超材料145

5.3　熱機械可調諧超材料147

5.3.1　太赫茲熱機械可調諧超材料147

5.3.2　光子熱機械可調諧超材料148

5.4　其他機械調諧方法149

5.4.1　磁機械調諧149

5.4.2　通過光學力進行光機械調諧149

5.4.3　柔性基質超材料151

5.5　機械可調超材料的製造——以三維熱可調開口環諧振器為例152

5.5.1　簡介152

5.5.2　製造流程153

5.5.3　結果與討論154

5.6　總結157

參考文獻157

第6章　超構表面的基本套用164

6.1　概述164

6.2　偏振操作與檢測164

6.2.1　四分之一波片164

6.2.2　半波片167

6.2.3　偏振測定171

6.2.4　光學手性173

6.3　波束操縱179

6.3.1　平面超構透鏡179

6.3.2　超構全息182

6.3.3　光學渦流產生198

6.3.4　可調波束操縱200

6.3.5　3D超構表面——以基於垂直開口環諧振器的異常光束操縱為例208

參考文獻213

第7章　超構透鏡224

7.1　概述224

7.2　超構透鏡的工作原理224

7.2.1　電漿超構透鏡224

7.2.2　介電超構透鏡228

7.3　功能231

7.3.1　聚焦效率和數值孔徑231

7.3.2　像差校正233

7.3.3　可調節的超構透鏡245

7.3.4　單軸各向同性超材料250

7.4　超構透鏡的套用255

7.4.1　偏振成像系統255

7.4.2　相位成像系統256

7.4.3　光場相機257

7.4.4　生物成像259

7.4.5　其他多功能套用280

7.5　超構透鏡的前景294

參考文獻295

第8章　超構器件的發展與套用312

8.1　概述312

8.2　方法和原理314

8.3　結果與討論315

8.3.1　光學寬頻消色差超構透鏡315

8.3.2　用於光場成像和感測的超構透鏡陣列318

8.3.3　討論320

8.4　結論321

參考文獻322

第9章　納米結構中非常光場的套用325

9.1　概述325

9.2　用於亞衍射極限成像和光刻的壓縮光場328

9.2.1　基於超透鏡、腔透鏡的超解析度光刻328

9.2.2　用於超解析度成像的微球和微圓柱體331

9.3　透鏡的梯度光場、定向輻射和顏色過濾333

9.3.1　廣義斯涅爾定律和可調透鏡333

9.3.2　納米結構的定向輻射335

9.3.3　微型和可調顏色選擇濾光片338

9.4　生化感測的增強光場342

9.4.1　表面等離子共振感測343

9.4.2　表面增強拉曼散射345

9.4.3　表面增強螢光349

9.4.4　表面增強紅外吸收352

9.5　寬頻吸收和能量轉換的增強光場355

9.5.1　寬頻吸收356

9.5.2　光熱療法359

9.5.3　光伏能量轉換362

9.5.4　表面等離激元增強光電探測器366

9.6　結論與展望368

參考文獻369

第10章　超構器件的加工和表征385

10.1　概述385

10.2　超表面加工技術387

10.2.1　直寫刻蝕技術387

10.2.2　圖案轉移刻蝕391

10.2.3　混合圖案刻蝕398

10.2.4　其他加工技術400

10.3　超構表面的套用402

10.3.1　波前整形402

10.3.2　偏振控制408

10.3.3　主動調諧414

10.4　結語418

參考文獻418

附錄　物理學名詞對照表424

索引427