超材料耦合表面等离激元诱导的电磁波透明研究

基本信息
批准号:11204378
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:30.00
负责人:王甲富
学科分类:
依托单位:中国人民解放军空军工程大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:屈马林,张国礼,黄浩,李勇峰,张耀东,袁航盈
关键词:
表面等离激元电磁波透明超材料
结项摘要

Electromagnetic wave transparency possesses great application prospectives in fields such as energy, military weapons and communications. Dealing with the realization of electromagnetic wave transparency at microwave frequencies, this project proposes the idea of realizing electromagnetic wave transparency using metamaterial-coupled surface plasmon polaritons. With this aim, the mechanism of electromagnetic wave transparency induced by metamaterial-coupled surface plasmon polaritons will be firstly investigated. Relations between electromagnetic wave transparency and coupling efficiency, transmission properties of surface plasmon polaritons will be deliberated. Secondly, optimized design and performance improvement of metamaterial coupling layer will be investigated as the key part of this project, with well-established theoretical model.The influences of the unit geometrical parameters, substrate loss and coupling layer thickness on the coupling efficiency of surface plasmon polaritons will be determined. Thirdly, we will investigate the propagation, radiation and losses of surface plasmon polaritons on curved interfaces and obtain the dispersion, propagation length, attenuation coefficient and radiation coefficient, plus in-depth studies on interactions between different surface plasmon polariton modes. Finally, electromagnetic wave transparency will be realized for a single object at microwave frequencies using metamaterial coupling layer. Proof-of-principle samples will be fabricated and tested to verify the mechanism of realizing electromagnetic wave transparency based on surface plasmon polaritons. This project will open a new route to electromagnetic wave transparency. The findings of this research are promising in the developments of novel microwave devices such as high-performance filters, sensors, radomes and stealth antennas.

电磁波透明在能源、军事、通信等领域具有广阔的应用前景,针对微波频段电磁波透明的实现这一问题,提出了利用超材料对表面等离激元的高效耦合激发实现电磁波透明的思想。围绕这一主题,研究表面等离激元诱导的电磁波透明机理,阐明电磁波透明与表面等离激元耦合效率、传输特性等的关系;研究超材料表面等离激元耦合层的优化设计及性能调控,建立理论分析模型,得到结构单元参数、基板损耗特性、耦合层厚度等对耦合效率的影响;研究弯曲界面上表面等离激元的传播、辐射和损耗,得到其色散关系、传播长度、衰减系数和辐射系数,并研究不同表面等离激元模式之间的相互作用;最后基于超材料表面等离激元耦合层实现微波频段的电磁波透明,加工制作原理器件并进行测试,验证表面等离激元诱导的电磁波透明机理。本项目将为微波频段电磁波透明的实现开辟新途径,研究成果可望用于高性能滤波器、传感器、天线罩、隐身天线等新型微波器件的研发。

项目摘要

电磁波透明在通信、能源、军事等领域具有广阔的应用前景。针对微波频段电磁波透明的实现这一问题,项目围绕超材料耦合激发表面等离激元诱导产生的电磁波透明,首先基于坐标变换和等效介质理论建立了电磁波透明理论模型,提出了基于横向相位梯度设计的高效表面等离激元耦合超表面设计理论,进一步提出通过二维相位梯度设计、几何相位梯度设计等拓展耦合带宽;在此基础上,提出了基于超表面、金属光栅结构、互连贴片的电磁波透明套层,并将其应用到规则/不规则形状金属物体的电磁波透明上,验证了基于表面等离激元的超薄电磁透明套;提出了基于纵向耦合超材料的表面等离激元激发理论,开展了基于纵向耦合表面等离激元的电磁波透明研究及相位调控研究。表面等离激元可在更薄的空间内实现对电磁波的操控,在小型化微波器件、共形天线、高灵敏度传感器、隐身材料与隐身技术等具有重要的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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