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太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 版權(quán)信息
- ISBN：9787563558803
- 條形碼：9787563558803 ; 978-7-5635-5880-3
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本書特色
作者在指導(dǎo)研究生的過程中發(fā)現(xiàn)，在對(duì)超材料功能器件進(jìn)行建模仿真的過程中，學(xué)生很容易出錯(cuò)，主要原因之一是缺乏一本完整且通俗易懂的專業(yè)書籍來引導(dǎo)他們。本書的主要目的是引導(dǎo)初學(xué)者完成超材料器件的設(shè)計(jì)流程，解決高等院校的老師指導(dǎo)超材料方向研究生的困擾。本書共分為兩部分。*部分介紹了4類太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)、加工和測(cè)試過程，4類太赫茲功能器件依次為濾波器、吸波器、電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱傳輸器件。第二部分主要介紹了采用高頻電磁仿真軟件CST對(duì)4類功能器件進(jìn)行建模、仿真和數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)步驟;此外，還介紹了如何采用CST完成超材料S參數(shù)的提取，并給出了相應(yīng)的Matlab程序;*后，針對(duì)一維和二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的求解給出了詳細(xì)的CST和HFSS仿真步驟。
太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
太赫茲 (THz) 波是一種頻率在0.3 THz-10 THz之間的電磁波。其獨(dú)特的波長(zhǎng)特性使得該波段在生物醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、信息科學(xué)以及光譜與成像技術(shù)等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。但是, 對(duì)于太赫茲功能器件, 由于其結(jié)構(gòu)尺寸和材料損耗等方面的限制, 用于低頻段的一些傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)已不再適用。
太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 目錄
目 錄
緒論1
0.1 太赫茲波概述1
0.1.1 太赫茲波的特性1
0.1.2 太赫茲技術(shù)的應(yīng)用2
0.2 超材料概述3
0.2.1 超材料的特性4
0.2.2 超材料的應(yīng)用6
0.2.3 超材料的技術(shù)難點(diǎn)6
0.2.4 超材料常用的仿真軟件7
0.3 本書安排8
本章參考文獻(xiàn)8
第1部分 太赫茲電磁超材料功能器件的研究
第1章 太赫茲超材料帶通濾波器13
1.1 前言13
1.2 基于石英-金屬結(jié)構(gòu)的多波段帶通濾波器的研究14
1.2.1 結(jié)構(gòu)模型14
1.2.2 結(jié)果分析15
1.3 金屬打矩形孔結(jié)構(gòu)的雙波段帶通濾波器18
1.3.1 結(jié)構(gòu)模型18
1.3.2 結(jié)果分析19
1.4 金屬打十字孔結(jié)構(gòu)的雙波段帶通濾波器22
1.4.1 結(jié)構(gòu)模型22
1.4.2 結(jié)果分析23
1.5 太赫茲多波段濾波器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)25
1.5.1 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)25
1.5.2 太赫茲時(shí)域光譜測(cè)試系統(tǒng)26
1.6 本章小結(jié)27
本章參考文獻(xiàn)28
第2章 太赫茲超材料吸波器30
2.1 前言30
2.2 單頻段寬帶吸波器31
2.2.1 結(jié)構(gòu)描述31
2.2.2 仿真結(jié)果與分析32
2.3 雙頻段寬帶吸波器37
2.3.1 結(jié)構(gòu)描述37
2.3.2 仿真結(jié)果與分析38
2.4 太赫茲雙十字形吸波器的仿真與測(cè)試44
2.4.1 結(jié)構(gòu)描述44
2.4.2 仿真結(jié)果與分析45
2.4.3 加工與測(cè)試結(jié)果47
2.5 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)49
2.5.1 測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介49
2.5.2 測(cè)試步驟51
2.6 本章小結(jié)51
本章參考文獻(xiàn)52
第3章 太赫茲超材料電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)55
3.1 前言55
3.2 基于石墨烯的鄰邊開口EIT結(jié)構(gòu)56
3.2.1 結(jié)構(gòu)模型56
3.2.2 結(jié)果分析56
3.3 基于石英基底的鄰邊開口EIT結(jié)構(gòu)58
3.3.1 結(jié)構(gòu)模型和結(jié)果分析58
3.3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試59
3.4 基于石英基底的雙環(huán)和十字環(huán)的EIT結(jié)構(gòu)60
3.4.1 模型結(jié)構(gòu)60
3.4.2 結(jié)果分析61
3.4.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試63
3.5 本章小結(jié)64
本章參考文獻(xiàn)65
第4章 太赫茲超材料非對(duì)稱傳輸器件67
4.1 前言67
4.2 非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.2.1 線極化波非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.2.2 圓極化波非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.3 雙開口矩形環(huán)非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)68
4.3.1 結(jié)構(gòu)模型68
4.3.2 結(jié)果分析70
4.4 雙F形非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)74
4.4.1 結(jié)構(gòu)模型74
4.4.2 結(jié)果分析75
4.5 本章小結(jié)79
本章參考文獻(xiàn)80
第2部分 太赫茲超材料器件的仿真建模和數(shù)據(jù)處理
第5章 雙頻段帶通濾波器的建模與分析83
5.1 運(yùn)行并新建工程83
5.1.1 新建工程83
5.1.2 設(shè)置單位84
5.2 建立仿真模型84
5.3 設(shè)置運(yùn)行條件89
5.3.1 設(shè)置邊界條件89
5.3.2 設(shè)置頻率范圍89
5.3.3 設(shè)置監(jiān)聽器90
5.4 查看并處理仿真結(jié)果91
第6章 太赫茲吸波器的建模和仿真分析95
6.1 運(yùn)行并新建工程95
6.1.1 新建工程95
6.1.2 設(shè)置單位96
6.2 建立仿真模型97
6.2.1 創(chuàng)建金屬板97
6.2.2 創(chuàng)建介質(zhì)板98
6.2.3 創(chuàng)建大小十字金屬貼片100
6.3 模型的仿真分析102
6.3.1 求解器的設(shè)置102
6.3.2 頻率范圍的設(shè)置102
6.3.3 邊界條件的設(shè)置103
6.3.4 端口模式數(shù)量的設(shè)置103
6.3.5 激勵(lì)源的設(shè)置104
6.3.6 仿真結(jié)果的查看104
6.3.7 參數(shù)掃描結(jié)果的查看105
6.3.8 吸收曲線的設(shè)置和查看107
6.4 使用Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理108
6.4.1 獲得S參數(shù)的txt文件108
6.4.2 將txt文件導(dǎo)入Origin軟件進(jìn)行畫圖108
6.4.3 通過計(jì)算獲得所需的吸收數(shù)據(jù)108
6.4.4 繪制圖形110
6.4.5 繪制彩圖112
第7章 基于石墨烯的鄰邊開口方環(huán)電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)的CST仿真115
7.1 運(yùn)行并新建工程115
7.1.1 新建工程115
7.1.2 設(shè)置單位116
7.2 模型的建立116
7.3 仿真過程124
第8章 雙開口矩形環(huán)非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)的仿真和實(shí)現(xiàn)128
8.1 運(yùn)行并新建工程128
8.1.1 新建工程128
8.1.2 設(shè)置單位129
8.2 建立模型129
8.3 仿真過程135
8.3.1 設(shè)置頻率范圍135
8.3.2 設(shè)置邊界條件135
8.3.3 開始仿真135
8.3.4 參數(shù)掃描136
第9章 采用S參數(shù)反演法提取超材料結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)138
9.1 超材料結(jié)構(gòu)的模型參數(shù)138
9.2 運(yùn)行并新建工程139
9.2.1 新建工程139
9.2.2 設(shè)置單位140
9.3 模型的建立141
9.4 模型的仿真分析149
9.4.1 設(shè)置頻率范圍149
9.4.2 設(shè)置邊界條件150
9.4.3 設(shè)置求解器150
9.5 S參數(shù)反演法153
本章參考文獻(xiàn)155
第10章 一維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的仿真流程156
10.1 模型結(jié)構(gòu)156
10.2 邊界條件和背景材料的設(shè)置156
10.3 本征模的設(shè)置158
10.4 仿真計(jì)算158
第11章 二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的仿真流程162
11.1 仿真模型及說明162
11.2 采用CST仿真色散曲線163
11.3 采用HFSS仿真色散曲線169
11.4 使用HFSS計(jì)算二維結(jié)構(gòu)的傳輸與反射參數(shù)175
緒論1
0.1 太赫茲波概述1
0.1.1 太赫茲波的特性1
0.1.2 太赫茲技術(shù)的應(yīng)用2
0.2 超材料概述3
0.2.1 超材料的特性4
0.2.2 超材料的應(yīng)用6
0.2.3 超材料的技術(shù)難點(diǎn)6
0.2.4 超材料常用的仿真軟件7
0.3 本書安排8
本章參考文獻(xiàn)8
第1部分 太赫茲電磁超材料功能器件的研究
第1章 太赫茲超材料帶通濾波器13
1.1 前言13
1.2 基于石英-金屬結(jié)構(gòu)的多波段帶通濾波器的研究14
1.2.1 結(jié)構(gòu)模型14
1.2.2 結(jié)果分析15
1.3 金屬打矩形孔結(jié)構(gòu)的雙波段帶通濾波器18
1.3.1 結(jié)構(gòu)模型18
1.3.2 結(jié)果分析19
1.4 金屬打十字孔結(jié)構(gòu)的雙波段帶通濾波器22
1.4.1 結(jié)構(gòu)模型22
1.4.2 結(jié)果分析23
1.5 太赫茲多波段濾波器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)25
1.5.1 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)25
1.5.2 太赫茲時(shí)域光譜測(cè)試系統(tǒng)26
1.6 本章小結(jié)27
本章參考文獻(xiàn)28
第2章 太赫茲超材料吸波器30
2.1 前言30
2.2 單頻段寬帶吸波器31
2.2.1 結(jié)構(gòu)描述31
2.2.2 仿真結(jié)果與分析32
2.3 雙頻段寬帶吸波器37
2.3.1 結(jié)構(gòu)描述37
2.3.2 仿真結(jié)果與分析38
2.4 太赫茲雙十字形吸波器的仿真與測(cè)試44
2.4.1 結(jié)構(gòu)描述44
2.4.2 仿真結(jié)果與分析45
2.4.3 加工與測(cè)試結(jié)果47
2.5 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)49
2.5.1 測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介49
2.5.2 測(cè)試步驟51
2.6 本章小結(jié)51
本章參考文獻(xiàn)52
第3章 太赫茲超材料電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)55
3.1 前言55
3.2 基于石墨烯的鄰邊開口EIT結(jié)構(gòu)56
3.2.1 結(jié)構(gòu)模型56
3.2.2 結(jié)果分析56
3.3 基于石英基底的鄰邊開口EIT結(jié)構(gòu)58
3.3.1 結(jié)構(gòu)模型和結(jié)果分析58
3.3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試59
3.4 基于石英基底的雙環(huán)和十字環(huán)的EIT結(jié)構(gòu)60
3.4.1 模型結(jié)構(gòu)60
3.4.2 結(jié)果分析61
3.4.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試63
3.5 本章小結(jié)64
本章參考文獻(xiàn)65
第4章 太赫茲超材料非對(duì)稱傳輸器件67
4.1 前言67
4.2 非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.2.1 線極化波非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.2.2 圓極化波非對(duì)稱傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)條件68
4.3 雙開口矩形環(huán)非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)68
4.3.1 結(jié)構(gòu)模型68
4.3.2 結(jié)果分析70
4.4 雙F形非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)74
4.4.1 結(jié)構(gòu)模型74
4.4.2 結(jié)果分析75
4.5 本章小結(jié)79
本章參考文獻(xiàn)80
第2部分 太赫茲超材料器件的仿真建模和數(shù)據(jù)處理
第5章 雙頻段帶通濾波器的建模與分析83
5.1 運(yùn)行并新建工程83
5.1.1 新建工程83
5.1.2 設(shè)置單位84
5.2 建立仿真模型84
5.3 設(shè)置運(yùn)行條件89
5.3.1 設(shè)置邊界條件89
5.3.2 設(shè)置頻率范圍89
5.3.3 設(shè)置監(jiān)聽器90
5.4 查看并處理仿真結(jié)果91
第6章 太赫茲吸波器的建模和仿真分析95
6.1 運(yùn)行并新建工程95
6.1.1 新建工程95
6.1.2 設(shè)置單位96
6.2 建立仿真模型97
6.2.1 創(chuàng)建金屬板97
6.2.2 創(chuàng)建介質(zhì)板98
6.2.3 創(chuàng)建大小十字金屬貼片100
6.3 模型的仿真分析102
6.3.1 求解器的設(shè)置102
6.3.2 頻率范圍的設(shè)置102
6.3.3 邊界條件的設(shè)置103
6.3.4 端口模式數(shù)量的設(shè)置103
6.3.5 激勵(lì)源的設(shè)置104
6.3.6 仿真結(jié)果的查看104
6.3.7 參數(shù)掃描結(jié)果的查看105
6.3.8 吸收曲線的設(shè)置和查看107
6.4 使用Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理108
6.4.1 獲得S參數(shù)的txt文件108
6.4.2 將txt文件導(dǎo)入Origin軟件進(jìn)行畫圖108
6.4.3 通過計(jì)算獲得所需的吸收數(shù)據(jù)108
6.4.4 繪制圖形110
6.4.5 繪制彩圖112
第7章 基于石墨烯的鄰邊開口方環(huán)電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)的CST仿真115
7.1 運(yùn)行并新建工程115
7.1.1 新建工程115
7.1.2 設(shè)置單位116
7.2 模型的建立116
7.3 仿真過程124
第8章 雙開口矩形環(huán)非對(duì)稱傳輸結(jié)構(gòu)的仿真和實(shí)現(xiàn)128
8.1 運(yùn)行并新建工程128
8.1.1 新建工程128
8.1.2 設(shè)置單位129
8.2 建立模型129
8.3 仿真過程135
8.3.1 設(shè)置頻率范圍135
8.3.2 設(shè)置邊界條件135
8.3.3 開始仿真135
8.3.4 參數(shù)掃描136
第9章 采用S參數(shù)反演法提取超材料結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)138
9.1 超材料結(jié)構(gòu)的模型參數(shù)138
9.2 運(yùn)行并新建工程139
9.2.1 新建工程139
9.2.2 設(shè)置單位140
9.3 模型的建立141
9.4 模型的仿真分析149
9.4.1 設(shè)置頻率范圍149
9.4.2 設(shè)置邊界條件150
9.4.3 設(shè)置求解器150
9.5 S參數(shù)反演法153
本章參考文獻(xiàn)155
第10章 一維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的仿真流程156
10.1 模型結(jié)構(gòu)156
10.2 邊界條件和背景材料的設(shè)置156
10.3 本征模的設(shè)置158
10.4 仿真計(jì)算158
第11章 二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的仿真流程162
11.1 仿真模型及說明162
11.2 采用CST仿真色散曲線163
11.3 采用HFSS仿真色散曲線169
11.4 使用HFSS計(jì)算二維結(jié)構(gòu)的傳輸與反射參數(shù)175
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太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 相關(guān)資料
目前，已有眾多圖書能夠滿足本科生或研究生對(duì)太赫茲波或電磁超材料的學(xué)習(xí)和了解,但是還沒有圖書專門介紹太赫茲頻段超材料功能器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。此外，*重要的是，雖然學(xué)生對(duì)相關(guān)的文獻(xiàn)能夠理解，但是在具體的建模仿真上仍容易出錯(cuò)，出現(xiàn)的錯(cuò)誤也很難在書上或網(wǎng)上找到明確的答案，從而很難順利地完成從理論、設(shè)計(jì)、仿真、加工到實(shí)測(cè)的完整過程，難以快速并獨(dú)立地完成科研項(xiàng)目。作者經(jīng)過多年的科研和指導(dǎo)研究生的工作積累發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這些問題的主要原因之一是缺乏一本完整且通俗易懂的專業(yè)書籍來引導(dǎo)學(xué)生。本書的內(nèi)容不僅可以積極引導(dǎo)初學(xué)者完成完整的設(shè)計(jì)流程，還能解決高等院校的老師指導(dǎo)超材料方向研究生的困擾。
本書共分為兩部分。*部分介紹了4類太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)、加工和測(cè)試過程，4類太赫茲功能器件依次為濾波器、吸波器、電磁誘導(dǎo)透明結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱傳輸器件。第二部分主要介紹了采用高頻電磁仿真軟件CST對(duì)4類功能器件進(jìn)行建模、仿真和數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)步驟;此外，還介紹了如何采用CST完成超材料S參數(shù)的提取，并給出了相應(yīng)的Matlab程序;*后，針對(duì)一維和二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的求解給出了詳細(xì)的CST和HFSS仿真步驟。
希望本書能夠幫助學(xué)習(xí)超材料的初學(xué)者進(jìn)一步理解和掌握一些重要的結(jié)論和分析方法，使其能夠根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)很快地進(jìn)行仿真模擬，為以后科研或工程的完成奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)；*終也盼望讀者能夠通過本書不再對(duì)超材料領(lǐng)域產(chǎn)生畏懼，不再對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波、電磁器件等理論感到害怕，不再為不知如何進(jìn)行仿真和仿真中遇到的錯(cuò)誤而感到迷茫，并能通過實(shí)踐對(duì)該領(lǐng)域產(chǎn)生興趣。希望更多的有志青年在本書的引導(dǎo)下成為工業(yè)界或?qū)W術(shù)界超材料領(lǐng)域的佼佼者。
本書得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金（No.61875017）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(No. 61107030)和毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（No.K201703）的資助。本書的完稿要特別感謝我的博士生導(dǎo)師楊梓強(qiáng)教授、博士后合作導(dǎo)師方廣有研究員和李超研究員,他們引領(lǐng)我走上了太赫茲超材料這條富有挑戰(zhàn)和有意義的科研之路。毫不夸張地講，沒有導(dǎo)師之前對(duì)我多年學(xué)術(shù)工作細(xì)致而富有建設(shè)性的指導(dǎo)，沒有我的研究生（陶翔、劉暢、王小彬、張雅雯、劉紫玉）提供的原始素材，我也就沒有機(jī)會(huì)和勇氣來公布建模的細(xì)節(jié)，期待未來超材料全行業(yè)共贏的局面。
在本書的撰寫過程中，作者參考或引用了包含CST、HFSS和Origin在內(nèi)的多家商業(yè)軟件的相關(guān)技術(shù)資料，在此向這些技術(shù)資料的原著者及相應(yīng)的軟件公司表示由衷的感謝。
由于作者編寫水平的限制和完稿時(shí)間的緊迫，書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，并提出寶貴的意見和建議（讀者建議反饋郵箱qilimei1204@163.com）。
太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 作者簡(jiǎn)介
亓麗梅，女，副教授，博士生導(dǎo)師。主要專注于電磁波和光波與光子晶體器件、超介質(zhì)器件的相互作用及調(diào)控機(jī)理研究，以及基于表面等離子激元的納米光子器件及其應(yīng)用研究，均屬于學(xué)術(shù)前沿研究領(lǐng)域，取得的創(chuàng)新性顯著。近五年在Optics Letters，Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves，Journal of Applied Physics，Physics of Plasmas等國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文二十余篇，其中第一作者SCI檢索8篇。近五年（2012年4月－2017年3月），作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)了包括國(guó)家863項(xiàng)目在內(nèi)的國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目3項(xiàng)，省部級(jí)研究項(xiàng)目3項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)累計(jì)達(dá)242.4萬元，年均48.48萬元。目前正在承擔(dān)的科研項(xiàng)目4項(xiàng)，其中國(guó)家項(xiàng)目1項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目1項(xiàng)。
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