摘要：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f_(1)和f_(2)都逐渐增大。当液晶层厚度大于或等于0.5 mm时,谐振频点f_(1)和f_(2)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。

摘要：人工局域表面等离激元结构具有许多特殊的光学性质,对于新一代光学元件的设计具有重要的意义.本文设计了一种在硅盘中周期性嵌入金属条的结构,从而使得物体在任意方向的光散射均被抑制,实现了全方向隐身的效果.通过理论分析与数值模拟,发现这种空心的人工局域表面等离激元结构在一定频率下会出现强散射抑制现象,这是由结构的散射波与背景波之间干涉相消产生的效果,且由于结构是一种周期性环状结构,因此可以在散射抑制的频率点下实现全方向的隐身效果.这为分析人工局域表面等离激元结构的物理隐身和光学响应提供了一条新的途径.此外,本文还分析了结构在不同参数条件下对散射谱移动规律的影响.本文的结果适用于微波到太赫兹波区域,可以应用于各种先进的光学器件,如雷达、隐身涂层、传感器和探测器等.

摘要：作为光频段局域表面等离激元的低频对应物,人工局域表面等离激元因其深亚波长局域场增强和高Q值谐振的特点而受到广泛关注。微波等离激元谐振器是产生人工局域表面等离激元的典型器件,其特点是具有多重离散旋转对称性和镜面反射对称性。以往的研究提出了等效媒质法和等效色散法分析微波等离激元谐振器的模式响应,但这两种方法都未能充分考虑谐振器的几何对称性从而未能全面揭示其模式特性。本文针对谐振器的几何对称性提出了群表示论方法分析其模式响应。通过对称性分析,发现谐振器的几何对称性所构成的群的不可约表示数等于谐振器所能支持的人工局域表面等离激元模式的数目。以对称性构成C7v群的谐振器为例,C7v群的5个不可约表示数对应了5种人工局域表面等离激元模式,分别为零阶模式(也即磁偶极子)、偶极子、四极子、六极子和十四极子。受限于几何对称性,谐振器将不能支持更多阶的模式。为验证群表示论方法,设计了对称性构成C7v群的微波等离激元谐振器,全波仿真结果很好地证明了上述理论。本文提出的群表示论方法也可推广到其他频段如光频,因而具有广泛的适用性。