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太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計與實現(xiàn)

包郵 太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計與實現(xiàn)

出版社：北京郵電大學出版社出版時間：2019-09-01
開本： 26cm 頁數(shù)： 179頁
本類榜單：社會科學銷量榜
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太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計與實現(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)計與實現(xiàn) 本書特色

作者在指導研究生的過程中發(fā)現(xiàn)，在對超材料功能器件進行建模仿真的過程中，學生很容易出錯，主要原因之一是缺乏一本完整且通俗易懂的專業(yè)書籍來引導他們。本書的主要目的是引導初學者完成超材料器件的設(shè)計流程，解決高等院校的老師指導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、加工和測試過程，4類太赫茲功能器件依次為濾波器、吸波器、電磁誘導透明結(jié)構(gòu)和非對稱傳輸器件。第二部分主要介紹了采用高頻電磁仿真軟件CST對4類功能器件進行建模、仿真和數(shù)據(jù)處理的詳細步驟;此外，還介紹了如何采用CST完成超材料S參數(shù)的提取，并給出了相應的Matlab程序;*后，針對一維和二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的求解給出了詳細的CST和HFSS仿真步驟。

太赫茲電磁超材料功能器件的設(shè)計與實現(xiàn) 內(nèi)容簡介

太赫茲 (THz) 波是一種頻率在0.3 THz-10 THz之間的電磁波。其獨特的波長特性使得該波段在生物醫(yī)學、材料學、信息科學以及光譜與成像技術(shù)等領(lǐng)域都有廣闊的應用前景。但是, 對于太赫茲功能器件, 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)計與實現(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 超材料的應用6

0.2.3 超材料的技術(shù)難點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驗系統(tǒng)25

1.5.1 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)25

1.5.2 太赫茲時域光譜測試系統(tǒng)26

1.6 本章小結(jié)27

本章參考文獻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 加工與測試結(jié)果47

2.5 太赫茲矢量網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)49

2.5.1 測試系統(tǒng)簡介49

2.5.2 測試步驟51

2.6 本章小結(jié)51

本章參考文獻52

第3章 太赫茲超材料電磁誘導透明結(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 實驗測試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 實驗測試63

3.5 本章小結(jié)64

本章參考文獻65

第4章 太赫茲超材料非對稱傳輸器件67

4.1 前言67

4.2 非對稱傳輸?shù)膶崿F(xiàn)條件68

4.2.1 線極化波非對稱傳輸?shù)膶崿F(xiàn)條件68

4.2.2 圓極化波非對稱傳輸?shù)膶崿F(xiàn)條件68

4.3 雙開口矩形環(huán)非對稱傳輸結(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軟件對數(shù)據(jù)進行處理108

6.4.1 獲得S參數(shù)的txt文件108

6.4.2 將txt文件導入Origin軟件進行畫圖108

6.4.3 通過計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)電磁誘導透明結(jié)構(gòu)的CST仿真115

7.1 運行并新建工程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)非對稱傳輸結(jié)構(gòu)的仿真和實現(xiàn)128

8.1 運行并新建工程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)計與實現(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太赫茲波或電磁超材料的學習和了解,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)計和應用。此外，*重要的是，雖然學生對相關(guān)的文獻能夠理解，但是在具體的建模仿真上仍容易出錯，出現(xiàn)的錯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、仿真、加工到實測的完整過程，難以快速并獨立地完成科研項目。作者經(jīng)過多年的科研和指導研究生的工作積累發(fā)現(xiàn)，導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)書籍來引導學生。本書的內(nèi)容不僅可以積極引導初學者完成完整的設(shè)計流程，還能解決高等院校的老師指導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、加工和測試過程，4類太赫茲功能器件依次為濾波器、吸波器、電磁誘導透明結(jié)構(gòu)和非對稱傳輸器件。第二部分主要介紹了采用高頻電磁仿真軟件CST對4類功能器件進行建模、仿真和數(shù)據(jù)處理的詳細步驟;此外，還介紹了如何采用CST完成超材料S參數(shù)的提取，并給出了相應的Matlab程序;*后，針對一維和二維周期結(jié)構(gòu)色散曲線的求解給出了詳細的CST和HFSS仿真步驟。
希望本書能夠幫助學習超材料的初學者進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)有的文獻很快地進行仿真模擬，為以后科研或工程的完成奠定扎實的基礎(chǔ)；*終也盼望讀者能夠通過本書不再對超材料領(lǐng)域產(chǎn)生畏懼，不再對電磁場與電磁波、電磁器件等理論感到害怕，不再為不知如何進行仿真和仿真中遇到的錯誤而感到迷茫，并能通過實踐對該領(lǐng)域產(chǎn)生興趣。希望更多的有志青年在本書的引導下成為工業(yè)界或?qū)W術(shù)界超材料領(lǐng)域的佼佼者。
本書得到了國家自然科學基金面上基金（No.61875017）、國家自然科學基金青年基金(No. 61107030)和毫米波國家重點實驗室開放課題（No.K201703）的資助。本書的完稿要特別感謝我的博士生導師楊梓強教授、博士后合作導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，沒有導師之前對我多年學術(shù)工作細致而富有建設(shè)性的指導，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，我也就沒有機會和勇氣來公布建模的細節(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間的緊迫，書中難免有疏漏和不當之處，敬請廣大讀者批評指正，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)計與實現(xiàn) 作者簡介

亓麗梅，女，副教授，博士生導師。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)控機理研究，以及基于表面等離子激元的納米光子器件及其應用研究，均屬于學術(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等國際重要學術(shù)期刊上發(fā)表學術(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），作為項目負責人承擔了包括國家863項目在內(nèi)的國家級科研項目3項，省部級研究項目3項，科研經(jīng)費累計達242.4萬元，年均48.48萬元。目前正在承擔的科研項目4項，其中國家項目1項，省部級項目1項。

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