目錄
第1章　緒論 1
1.1　選題背景 1
1.2　超材料的研究進(jìn)展 2
1.3　超材料波導(dǎo)中的物理現(xiàn)象 6
1.3.1　光自旋霍爾效應(yīng)簡(jiǎn)介 6
1.3.2　光自旋霍爾效應(yīng)的研究進(jìn)展 6
1.3.3　古斯-漢森效應(yīng)簡(jiǎn)介 7
1.3.4　古斯-漢森位移的研究進(jìn)展 9
1.4　本章小結(jié) 9
第2章　超材料波導(dǎo)及器件的基礎(chǔ)理論 10
2.1　負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的實(shí)現(xiàn)機(jī)理 11
2.2　紅外波段負(fù)折射率超材料 14
2.2.1　簡(jiǎn)單的短線對(duì) 14
2.2.2　鍍膜的Polaritonic球 16
2.2.3　半導(dǎo)體負(fù)折射率超材料 17
2.2.4　樹(shù)枝狀單元結(jié)構(gòu) 18
2.3　負(fù)折射率超材料平板波導(dǎo)的基本特性 19
2.3.1　ENG-MNG介質(zhì)組合形成的大孔徑單模波導(dǎo) 19
2.3.2　DPM-DNM組成的次波長(zhǎng)小型化諧振腔 22
2.3.3　DPM-DNM組成的反向耦合器 25
2.4　光自旋霍爾效應(yīng)的理論研究方法 26
2.5　古斯-漢森效應(yīng)的研究方法 28
2.5.1　轉(zhuǎn)移矩陣法 29
2.5.2　靜態(tài)相位法 32
2.5.3　高斯光束法 33
2.6　古斯-漢森位移及光自旋霍爾效應(yīng)的弱測(cè)量 34
2.6.1　光自旋霍爾效應(yīng)的弱測(cè)量裝置 34
2.6.2　光自旋霍爾效應(yīng)的弱測(cè)量放大原理 35
2.6.3　古斯-漢森位移的弱測(cè)量裝置 37
2.6.4　古斯-漢森位移的弱測(cè)量放大原理 39
2.7　本章小結(jié) 40
第3章　負(fù)折射率超材料光波導(dǎo)及諧振腔 41
3.1　引言 41
3.2　半導(dǎo)體負(fù)折射率超材料構(gòu)成的矩形波導(dǎo) 41
3.2.1　理論分析 41
3.2.2　數(shù)值仿真 46
3.3　半導(dǎo)體負(fù)折射率超材料構(gòu)成的諧振腔 48
3.3.1　諧振方程的推導(dǎo) 48
3.3.2　作圖法求解諧振方程 50
3.4　負(fù)折射率超材料光波導(dǎo)的吸收特性 54
3.4.1　平板波導(dǎo) 55
3.4.2　矩形波導(dǎo) 60
3.5　本章小結(jié) 65
第4章　負(fù)折射率超材料組成的光子晶體及缺陷層 66
4.1　引言 66
4.2　多層周期結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移矩陣 67
4.2.1　轉(zhuǎn)移矩陣的建立 67
4.2.2　多層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì) 69
4.3　各向異性負(fù)折射率超材料組成的光子晶體 70
4.3.1　無(wú)磁負(fù)折射率超材料與空氣層構(gòu)成的光子晶體 70
4.3.2　無(wú)磁正負(fù)折射率超材料組成的光子晶體 77
4.3.3　單負(fù)折射率超材料組成的光子晶體 82
4.4　負(fù)折射率超材料組成的光子晶體中的缺陷層 87
4.4.1　線性缺陷層 87
4.4.2　非線性缺陷層 93
4.5　本章小結(jié) 98
第5章　負(fù)折射率超材料組成的新型器件 100
5.1　負(fù)折射率超材料組成的偏振分束器 100
5.1.1　偏振分束器的理論模型和分析方法 101
5.1.2　數(shù)值結(jié)果和討論 103
5.2　負(fù)折射率超材料組成的強(qiáng)度調(diào)制器 107
5.2.1　強(qiáng)度調(diào)制器的原理 108
5.2.2　新型強(qiáng)度調(diào)制器的理論模型 110
5.2.3　數(shù)值仿真 113
5.3　基于負(fù)折射率超材料的平頂濾波器 117
5.3.1　理論分析與建模 117
5.3.2　仿真結(jié)果及討論 119
5.4　本章小結(jié) 123
第6章　超材料波導(dǎo)中的光自旋霍爾效應(yīng)及其光場(chǎng)調(diào)控應(yīng)用 125
6.1　近零折射率超材料波導(dǎo)中的光自旋霍爾效應(yīng) 125
6.1.1　近零介電常數(shù)超材料中反射光的自旋霍爾效應(yīng) 125
6.1.2　近零介電常數(shù)超材料中透射光的自旋霍爾效應(yīng) 129
6.1.3　介電常數(shù)和磁導(dǎo)率近零超材料中透射光的自旋霍爾效應(yīng) 135
6.2　各向異性超材料波導(dǎo)中的光自旋霍爾現(xiàn)象 139
6.2.1　各向異性超材料中透射光的自旋霍爾效應(yīng) 139
6.2.2　雙曲超材料中隧穿光的自旋霍爾效應(yīng) 146
6.3　左手材料襯底磁光薄膜中的光自旋霍爾效應(yīng) 152
6.3.1　結(jié)構(gòu)模型與計(jì)算方法 152
6.3.2　計(jì)算結(jié)果與討論 155
6.4　超材料Kretschmann結(jié)構(gòu)中的光自旋霍爾效應(yīng) 160
6.5　本章小結(jié) 168
第7章　超材料波導(dǎo)中的古斯-漢森效應(yīng)及其傳感應(yīng)用 171
7.1　雙曲超材料Kretschmann結(jié)構(gòu)中的GH效應(yīng) 171
7.2　雙曲超材料棱鏡波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)中的GH效應(yīng) 176
7.3　雙曲超材料波導(dǎo)中GH位移的傳感特性 181
7.4　GH效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 183
7.5　本章小結(jié) 187
參考文獻(xiàn) 189