基于人工表面等離子體的超分辨率電磁目標(biāo)成像研究.pdf

1、人工表面等離子體(Spoof surface plasmons)是一種被束縛在金屬孔洞結(jié)構(gòu)表面上的電磁模式，其等離子體頻率由孔洞的幾何參數(shù)決定。因此理論上來說，可以通過合理設(shè)計金屬陣列結(jié)構(gòu)，在任意頻段激發(fā)起人工表面等離子體。由于其物理性質(zhì)與光頻段金屬-介質(zhì)交界面處的表面等離子體相似，因此可以看作表面等離子體在微波等低頻段的一個重要擴展。
　　本文首先對基于人工表面等離子體理論的亞波長微結(jié)構(gòu)陣列的近場超分辨率成像進行了深入研究，工作

2、主要分為三部分：首先基于周期金屬孔洞結(jié)構(gòu)介紹了人工表面等離子體理論及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)作為近場超分辨率透鏡的理論依據(jù)；然后，借助電磁仿真軟件CST，對分形金屬孔洞結(jié)構(gòu)上的人工表面等離子體特性和近場聚焦效果進行了分析，并利用該結(jié)構(gòu)在等離子體頻段實現(xiàn)了近場超分辨率成像；最后，我們提出了兩種金屬互補分形結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)能在周期固定的情況下有效降低人工表面等離子體頻率，達到結(jié)構(gòu)緊湊的目的。我們分別以單點源、雙點源成像為例研究基于該結(jié)構(gòu)構(gòu)成的透鏡近場

3、成像效果，結(jié)果表明，所提出的兩種金屬透鏡均能在近場實現(xiàn)約為λ/8的超分辨率。
　　另外，本文首次對借助于人工表面等離子的亞波長微結(jié)構(gòu)陣列的目標(biāo)遠場超分辨率成像進行了研究。在第四章，本文將上述金屬透鏡與時間反演技術(shù)相結(jié)合，通過實驗驗證了其遠場超分辨率成像效果。研究發(fā)現(xiàn)，亞波長微結(jié)構(gòu)陣列能在某些頻段實現(xiàn)倏逝波到傳播波的轉(zhuǎn)換。因此，攜帶物體亞波長信息的倏逝波可以傳播到遠場參與成像，這是實現(xiàn)遠場超分辨率成像的重要依據(jù)。本文將上述金屬結(jié)構(gòu)作