超构器件理论和应用

《超构器件理论和应用》主要讲述了超构器件的有关理论、实际应用和加工制造方法。《超构器件理论和应用》共10章，包括波前控制基本理论、亚波长微纳结构中的光学相互作用、从环形偶极子到零极子、流体超材料、微机械可调谐超材料、超构表面的基本应用、超构透镜、超构器件的发展与应用、纳米结构中非常光场的应用、超构器件的加工和表征。《超构器件理论和应用》所涉及的是相关领域前沿科学研究的*新进展，附有大量实际超构器件的设计案例及图例，便于读者理解。

目录
丛书序
前言
致谢
第1章　波前控制基本理论1
1.1　概述1
1.2　基本理论——广义斯涅尔定律1
1.2.1　多谐振超构表面3
1.2.2　间隙等离激元超构表面4
1.2.3　几何相位超构表面12
1.2.4　惠更斯超构表面12
1.2.5　全介质惠更斯超构表面13
1.2.6　高折射率对比的超构表面13
1.3　本章总结14
参考文献14
第2章　亚波长微纳结构中的光学相互作用20
2.1　概述20
2.2　亚波长结构中的异常干涉21
2.2.1　异常的杨氏干涉22
2.2.2　亚波长F-P干涉仪27
2.2.3　谐振器阵列中的模间干扰30
2.3　一般性理论31
2.3.1　亚衍射成像中的干涉理论31
2.3.2　关于反射和折射的干涉理论35
2.3.3　局部相位调制37
2.4　多层结构的应用45
2.4.1　近场超透镜和等离子体表面透镜45
2.4.2　双*透镜49
2.4.3　薄膜吸收体53
2.5　周期性表面结构56
2.5.1　光谱滤波器56
2.5.2　宽带吸收58
2.5.3　偏振控制61
2.6　非周期表面结构65
2.6.1　超构透镜65
2.6.2　结构光的产生72
2.7　结论和前景81
参考文献82
第3章　电磁响应的新篇章：从环形偶极子到零极子103
3.1　超材料中的环偶极响应103
3.1.1　基本原理104
3.1.2　环偶极响应的检测105
3.2　光学波段下的等离激元环形超材料设计108
3.2.1　简介108
3.2.2　环形超分子设计和仿真结果109
3.2.3　耦合机制的分析113
3.3　零极子114
3.3.1　简介114
3.3.2　零极子的探测116
3.4　总结与未来展望118
参考文献118
第4章　流体超材料124
4.1　概述124
4.1.1　处于液体环境的超材料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　液体中的纳米微粒超材料129
4.2　液态单元超材料131
4.2.1　水单元超材料131
4.2.2　液态金属单元超材料133
4.3　结论和观点135
参考文献136
第5章　微机械可调谐超材料144
5.1　概述144
5.2　电动机械可调谐超材料145
5.2.1　吉赫兹电动机械可调谐超材料145
5.2.2　太赫兹电动机械可调谐超材料145
5.3　热机械可调谐超材料147
5.3.1　太赫兹热机械可调谐超材料147
5.3.2　光子热机械可调谐超材料148
5.4　其他机械调谐方法149
5.4.1　磁机械调谐149
5.4.2　通过光学力进行光机械调谐149
5.4.3　柔性基质超材料151
5.5　机械可调超材料的制造——以三维热可调开口环谐振器为例152
5.5.1　简介152
5.5.2　制造流程153
5.5.3　结果与讨论154
5.6　总结157
参考文献157
第6章　超构表面的基本应用164
6.1　概述164
6.2　偏振操作与检测164
6.2.1　四分之一波片164
6.2.2　半波片167
6.2.3　偏振测定171
6.2.4　光学手性173
6.3　波束操纵179
6.3.1　平面超构透镜179
6.3.2　超构全息182
6.3.3　光学涡流产生198
6.3.4　可调波束操纵200
6.3.5　3D超构表面——以基于垂直开口环谐振器的异常光束操纵为例208
参考文献213
第7章　超构透镜224
7.1　概述224
7.2　超构透镜的工作原理224
7.2.1　等离子体超构透镜224
7.2.2　介电超构透镜228
7.3　功能231
7.3.1　聚焦效率和数值孔径231
7.3.2　像差校正233
7.3.3　可调节的超构透镜245
7.3.4　单轴各向同性超材料250
7.4　超构透镜的应用255
7.4.1　偏振成像系统255
7.4.2　相位成像系统256
7.4.3　光场相机257
7.4.4　生物成像259
7.4.5　其他多功能应用280
7.5　超构透镜的前景294
参考文献295
第8章　超构器件的发展与应用312
8.1　概述312
8.2　方法和原理314
8.3　结果与讨论315
8.3.1　光学宽带消色差超构透镜315
8.3.2　用于光场成像和传感的超构透镜阵列318
8.3.3　讨论320
8.4　结论321
参考文献322
第9章　纳米结构中非常光场的应用325
9.1　概述325
9.2　用于亚衍射极限成像和光刻的压缩光场328
9.2.1　基于超透镜、腔透镜的超分辨率光刻328
9.2.2　用于超分辨率成像的微球和微圆柱体331
9.3　透镜的梯度光场、定向辐射和颜色过滤333
9.3.1　广义斯涅尔定律和可调透镜333
9.3.2　纳米结构的定向辐射335
9.3.3　微型和可调颜色选择滤光片338
9.4　生化传感的增强光场342
9.4.1　表面等离子共振传感343
9.4.2　表面增强拉曼散射345
9.4.3　表面增强荧光349
9.4.4　表面增强红外吸收352
9.5　宽带吸收和能量转换的增强光场355
9.5.1　宽带吸收356
9.5.2　光热疗法359
9.5.3　光伏能量转换362
9.5.4　表面等离激元增强光电探测器366
9.6　结论与展望368
参考文献369
第10章　超构器件的加工和表征385
10.1　概述385
10.2　超表面加工技术387
10.2.1　直写刻蚀技术387
10.2.2　图案转移刻蚀391
10.2.3　混合图案刻蚀398
10.2.4　其他加工技术400
10.3　超构表面的应用402
10.3.1　波前整形402
10.3.2　偏振控制408
10.3.3　主动调谐414
10.4　结语418
参考文献418
附录　物理学名词对照表424
索引427