1 浙江大学 信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310027
2 中国计量大学 信息工程学院 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室, 浙江 杭州 310018
本文提出使用单层光栅超表面结构耦合的方式实现太赫兹人工表面等离子体激元（SSP）共面激发，克服了通过介质耦合器在实际应用时需要反射测量等缺点。在单层金属结构上同时构造周期性光栅和太赫兹SSP复合结构，当太赫兹波垂直入射时，可实现光栅波矢和SSP波矢相匹配，激发SSP模式，在透射谱中可以产生高Q值谐振峰，其Q因子可以达到1923。分析了结构参数对光栅耦合超表面透射谱以及色散特性的影响。基于该结构透射谱中的高Q谐振峰进行传感研究，在谐振中心频率为0.22 THz时，实现传感灵敏度为67 GHz/RIU。本文所提出的光栅耦合超表面复合结构仅使用单层超表面结构实现了太赫兹SSP模式的激发以及高Q传感，在诸多实际应用领域具有较大的研究潜力。
太赫兹超表面 人工表面等离子体激元 高Q谐振 传感 terahertz meta-surface spoof surface plasmon high Q resonance sensing
中国计量大学太赫兹技术与应用研究所，浙江 杭州 310018
硝基呋喃是一种广谱抗生素，其衍生物应用广泛；但摄入过量，会发生溶血性贫血、急性肝坏死等疾病。传统检测方法样品用量大、检测时间长且过程复杂；超表面传感器检测方法样品用量小且检测快速、简单方便。提出一种基于对称开口环的太赫兹超表面微结构器件，该结构折射率灵敏度达到196 GHz/RIU，可应用于高灵敏度传感检测。利用该超表面传感器对两种不同质量浓度的呋喃唑酮和呋喃妥因溶液进行痕量实验检测，结果表明，该超表面传感器对两种药物的最低检测质量浓度达到10 mg/dL，有望应用于生物医学等领域样品的传感检测。
生物技术 太赫兹 超表面 呋喃类药物 高灵敏度传感 痕量检测
天津大学太赫兹研究中心精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
连续域束缚态（BIC）是位于系统辐射连续域内的束缚态。在太赫兹波段，BIC为超高品质因数（Q）的功能器件的研发提供了新思路。基于超晶格模式的对称性保护原理，设计并数值研究了由经典金属裂环谐振器（SRR）组成的太赫兹BIC超表面。在BIC向远场泄漏的过程中，通过改变SRR的间隙宽度，系统形成了可观测的准BIC（QBIC）模式。通过采用Drude模型，研究了金属材料的欧姆损耗对QBIC模式Q值的影响。提出的BIC和QBIC模式对入射角度也具有独特的响应特征。所提出的SRR基BIC超表面不仅为开发高 Q 太赫兹功能器件提供了一个机制清晰且易于实现的框架，而且从损耗和角度依赖特性等方面为后续太赫兹波段BIC超表面的研究提供了思路。
1 暨南大学光子技术研究院，广东省光纤传感与通信重点实验室，广东 广州 510632
2 桂林电子科技大学信息与通信学院，广西精密导航技术与应用重点实验室，广西 桂林 541004
本文提出了一种基于空间填充曲线的超构表面结构，利用理论分析、数值仿真的方法研究了该超构表面的近场电磁特性，实现了高度局域及高品质因子(Q-factor)的多阶人工局域表面等离激元共振(spoof plasmon resonances)。我们发现采用不同结构形状和尺寸的空间填充曲线均可产生共振频率规则分布的多阶谐振模式，通过调整结构的等效波导长度，可同时获得高的谐振波长/结构尺寸压缩比与高品质因子。空间填充曲线所支持的人工局域表面等离激元由磁偶极子与电偶极子模式交替支持；其余参数不变的情况下改变空间填充曲线的分布形式，结构所支持的表面等离激元的谐振特性不受形状曲折的影响，而只与等效波导总长度有关。此外，近场模式的强度分布随着空气波导的走向而改变，可根据实际需求对结构进行特定排布。本文的研究结果对设计基于空间填充曲线的小型化高品质因子电磁谐振器件具有重要的指导意义。
1 中国计量大学 信息工程学院 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室，浙江 杭州 310018
2 中国计量大学 太赫兹研究所，浙江 杭州 310018
焦距范围可调的超薄聚焦反射镜在片上太赫兹光谱和成像等紧凑型系统中有重要应用价值。通过改变几何尺寸和调节化学势可以使石墨烯亚波长反射结构获得0~2π的相位，结合聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性基底的动态拉伸可以实现大动态范围的超薄太赫兹聚焦反射镜。本文设计了一个工作频率为1.0 THz，宽度为12 mm，焦距为60 mm，厚度为75 μm的柔性基底动态调焦石墨烯超表面聚焦反射镜。首先在基底自然状态下通过掺杂调节单元石墨烯条的化学势和改变宽度使其反射相位覆盖0~2π相位，并按照预定设计的相位空间分布达到反射聚焦效果。然后通过横向拉伸柔性基底实现反射镜焦距的动态调节。仿真结果表明：柔性基底长度在100%~140%内范围变化时，反射镜的焦距由53.4 mm增加到112.1 mm，动态调焦范围可达到最小焦距的109.7%，同时聚焦效率从69.7%减小到46.8%。此外，本文还研究了该反射镜在宽频带范围的工作性能。仿真结果表明：其对于在0.85~1.0 THz范围内的入射平面波都能实现良好的动态聚焦。
太赫兹 石墨烯 超表面 柔性基底 动态聚焦 terahertz graphene meta-surface flexible substrate dynamic focusing
1 首都师范大学物理系
2 超材料与器件北京市重点实验室，北京 100048
作为太赫兹技术中的重要组成部分，太赫兹脉冲焦平面成像一经问世就引起了行业内的广泛关注，人们引入了各种方法去提升此成像技术的测量性能，同时也尝试将此成像技术应用于不同的工业和基础研究领域。本文综述了近年来人们对太赫兹脉冲焦平面成像的技术改良和应用研究，包括提升成像系统的空间分辨率、信噪比、信息获取能力，以及将此成像技术应用于光谱识别检测、超表面器件功能验证、太赫兹特殊光束测量、太赫兹表面波观测等，希望该综述能够推动太赫兹脉冲焦平面成像的进一步技术革新和应用拓展。
太赫兹 焦平面成像 分辨率 超表面 terahertz focal-plane imaging resolution meta-surface
1 长春理工大学 光电工程学院,长春 130022
2 长春长光辰芯光电技术有限公司,长春 130022
为实现单个平面透镜在10.6 μm波长处的会聚功能,本文设计并制备了一种一维亚波长光栅面型超表面(electromagnetic meta-surface)。基于电磁谐振现象,利用双条形介质耦合结构模型设计了会聚超表面单元结构,并采用FDTD Solution软件进行仿真计算证明了其对光波位相的调制作用,筛选出了10个位相梯度。通过对10个位相梯度的自由组合形成会聚超表面平面透镜,并进行了实验验证。实验结果表明: 在设计波长上,超表面平面透镜对TM模式平面波能够较好地实现透射会聚的功能,焦距为49 mm,会聚光斑最小宽度是0.7 mm,工作效率达到60 %。
微结构 超表面 聚焦 位相梯度 micro-structure meta-surface focus phase gradient
复旦大学物理系 应用表面物理国家重点实验室, 上海 200433
近年来梯度特异介质表面成为电磁特异介质领域的重要分支与研究热点。回顾了该领域最近的部分研究成果，包括利用特异介质表面实现传播波与表面波的完美转换以及转换效率分析，制备光波段特异介质表面实现高效宽带奇异反射，建立一套模展开理论研究特异介质表面散射问题，利用反射式特异介质表面实现光会聚，以及分析比较反射式和透射式特异介质表面的优劣等。基于以上梯度特异介质表面的研究介绍，最后展望了该领域的研究方向。
表面光学 梯度特异介质表面 特异介质 表面波 反射相位 广义斯涅耳定律 激光与光电子学进展
2013, 50(8): 080009
