激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811018
光学学报
2022, 42(21): 2124001
1 电子科技大学极高频复杂系统国防重点学科实验室,四川 成都 611731
2 厦门大学电子科学与技术学院电磁声学研究院,福建 厦门 361005
3 厦门大学深圳研究院,广东 深圳 518057
提出了一种基于人工表面等离激元(SSPPs)的太赫兹低损耗传输线,并通过加载开口谐振环(SRR)实现了具有大抑制深度的太赫兹带阻滤波器。采用不规则阶梯渐变过渡结构对SSPPs传输线进行了优化,降低了其在太赫兹频段下的传输损耗及不平坦度。通过色散分析揭示了加载SRR和不加载SRR的SSPPs传输线的频段抑制机理。加载SRR的SSPPs传输线工作在基模和一阶高次模两种模式下,其基模具有低通特性,一阶高次模具有带通特性,实现了具有通带-阻带-通带-阻带的太赫兹滤波特性。通过调节SRR的几何参数,可控制SSPPs滤波器的阻带频率;通过增加SRR的加载数量,可增大SSPPs滤波器的抑制深度。为了验证设计的可行性,采用微纳加工技术分别制作了所提出的SSPPs传输线和滤波器,并进行了太赫兹在片测试。测试结果表明:在0.11~0.17 THz频带范围内,SSPPs传输线的插入损耗小于0.5 dB/mm,回波损耗优于10 dB;SSPPs滤波器在0.142~0.156 THz频率范围内的抑制深度大于10 dB,最大抑制深度为45 dB@0.148 THz;实验结果与仿真结果具有良好的吻合度。该研究对太赫兹等离激元集成系统研究具有重要意义。
表面光学 人工表面等离激元 传输线 带阻滤波器 太赫兹 微纳加工 optics of surfaces spoof surface plasmon polaritons transmission line band-stop filter terahertz micro-nano fabrication 光学学报
2022, 42(20): 2024001
光学学报
2022, 42(15): 1523001
Author Affiliations
Abstract
1 Southeast University, State Key Laboratory of Millimeter Waves, Nanjing, China
2 Dalian Maritime University, School of Information Science and Technology, Dalian, China
3 University of California San Diego, Department of Electrical and Computer Engineering, San Diego, California, United States
Controlling energy flow in waveguides has attractive potential in integrated devices from radio frequencies to optical bands. Due to the spin-orbit coupling, the mirror symmetry will be broken, and the handedness of the near-field source will determine the direction of energy transport. Compared with well-established theories about spin-momentum locking, experimental visualization of unidirectional coupling is usually challenging due to the lack of generic chiral sources and the strict environmental requirement. In this work, we design a broadband near-field chiral source in the microwave band and discuss experimental details to visualize spin-momentum locking in three different metamaterial waveguides, including spoof surface plasmon polaritons, line waves, and valley topological insulators. The similarity of these edge waves relies on the abrupt sign change of intrinsic characteristics of two media across the interface. In addition to the development of experimental technology, the advantages and research status of interface waveguides are summarized, and perspectives on future research are presented to explore an avenue for designing controllable spin-sorting devices in the microwave band.
chirality metamaterials microwaves spoof surface plasmon polaritons waveguides Advanced Photonics
2022, 4(4): 046004
1 天津理工大学 电气电子工程学院, 天津 300384
2 河北工业大学 电子信息工程学院, 天津 300401
为了解决漏波天线带宽有限和整体尺寸较大的问题, 文章提出了一种新型宽带漏波天线。该天线由人工表面等离激元传输线和非对称圆形贴片组成, 其工作频段为7~15 GHz(相对带宽为72.73%), 能够从后向至前向连续波束扫描, 波束扫描角度为69 °, 同时具有稳定的高辐射增益。该天线的最大仿真增益达到13.1 dBi, 测试增益波动仅为1.64 dB, 测试结果与仿真结果吻合较好。文章所提宽带漏波天线具有结构简单、性能稳定且易于加工的优点。此外, 天线的整体尺寸较小, 更有利于无线通信系统的集成。
漏波天线 人工表面等离激元 圆形贴片 波束扫描 尺寸较小 leaky-wave antenna spoof surface plasmon polaritons circular patch beam scanning smaller size

Author Affiliations
Abstract
1 Southeast University, School of Information Science and Engineering, State Key Laboratory of Millimeter Waves, Nanjing, China
2 Southeast University, Institute of Electromagnetic Space, Nanjing, China
Glide symmetry, which is one kind of higher symmetry, is introduced in a special type of plasmonic metamaterial, the transmission lines (TLs) of spoof surface plasmon polaritons (SSPPs), in order to control the dispersion characteristics and modal fields of the SSPPs. We show that the glide-symmetric TL presents merged pass bands and mode degeneracy, which lead to broad working bandwidth and extremely low coupling between neighboring TLs. Dual-conductor SSPP TLs with and without glide symmetry are arranged in parallel as two channels with very deep subwavelength separation (e.g., λ0 / 100 at 5 GHz) for the application of integrated circuits and systems. Mutual coupling between the hybrid channels is analyzed using coupled mode theory and characterized in terms of scattering parameters and near-field distributions. We demonstrate theoretically and experimentally that the hybrid TL array obtains significantly more suppressed crosstalk than the uniform array of two nonglide symmetric TLs. Hence, it is concluded that the glide symmetry can be adopted to flexibly design the propagation of SSPPs and benefit the development of highly compact plasmonic circuits.
glide symmetry spoof surface plasmon polaritons dispersion control mode degeneracy coupling suppression Advanced Photonics
2021, 3(2): 026001
1 东南大学电磁空间科学与技术研究院, 江苏 南京 210096
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 210096
以微带为代表的传统微波传输线无法精细操控电磁模式,因此传统电子信息系统在空间耦合、动态响应和性能鲁棒性等方面存在瓶颈。人工表面等离激元(SSPP)超材料可打破上述瓶颈,是光学与信息领域的研究热点之一。人工表面等离激元超材料是一类模拟光频段表面等离激元特性的新型超材料,可在微波和太赫兹频段精细操控表面波,具有与平面电路相似的构型特性,可用于制备下一代集成电路的基础传输线。人工表面等离激元分为传输型和局域型两类。传输型人工表面等离激元超材料始于三维立体结构,后发展成超薄梳状金属条带构型。学者们构建了以其为基础的微波电路新体系,研制了人工表面等离激元滤波器、天线、放大器和倍频器等典型的无源和有源器件,并将其集成为可实现亚波长间距多通道信号非视距传输的无线通信系统。人工局域表面等离激元(SLSP)超材料也经历了从三维立体构型到超薄构型的发展历程,并通过螺旋构型、链式构型、高阶模式和杂化模式等为电磁波的亚波长尺度调控提供了更多自由度。系统讨论了人工表面等离激元超材料在微波电路中的相关理论和应用,包括人工表面等离激元超材料的基本概念、构型发展、无源/有源器件以及无线通信系统。
表面光学 超材料 人工表面等离激元 人工局域表面等离激元 微波器件 无线通信系统 optics at surfaces metamaterials spoof surface plasmon polaritons spoof localized surface plasmons microwave devices wireless communication system
朱登玮 1,2,3,*曾瑞敏 1,2,3唐泽恬 1,2,3丁召 1,2,3杨晨 1,2,3,**
1 贵州大学大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
2 贵州大学半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心, 贵州 贵阳 550025
3 贵州省微纳电子与软件技术重点实验室, 贵州 贵阳 550025
基于人工表面等离子体激元(SSPPs)设计了具有陷波功能的多频带滤波器。首先,在波导结构上引入了渐变槽形单元结构,以获得更好的色散特性,并在此基础上构建了截止频率为7.1 GHz的低通滤波器。然后,通过加载E形谐振器激发陷波,形成多频带滤波器,该谐振器有奇偶模两种谐振模式。当奇偶谐振模式同时被激发时,构成了插入损耗为3 dB、截止频率为2.83 GHz的低通滤波器和插入损耗为3 dB,带宽为2.94~4.37 GHz和4.40~7.10 GHz的两个带通滤波器。在偶模式下的谐振退化消失时,构成了插入损耗为3 dB、截止频率为2.83 GHz的低通滤波器和插入损耗为3 dB、截止频率为2.94~7.10 GHz的带通滤波器。证明了基于E型谐振器的多频带滤波器结构对SSPPs在微波领域的拓展具有重要意义。
人工表面等离子体激元 滤波器 E形谐振器 多频带 插入损耗 spoof surface plasmon polaritons filter E-shaped resonator multiband insertion loss 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 172401
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室, 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
为实现低成本高效率的可调太赫兹带通滤波器, 采用太赫兹时域波谱系统实验研究了一种在薄铝片上制作的中心开通槽两边双面对称周期性开浅槽的结构.实验结果表明由于双面耦合伪表面等离子体激元的增强透射效应, 该滤波器垂直入射时在0.33 THz处获得超过95%的高透射率, 其透射波的发散角在5°左右.并且当滤波器侧向斜入射时透射峰一分为二, 低频透射峰红移而高频透射峰蓝移;当滤波器俯仰方向斜入射时透射峰蓝移.
物理电子学 太赫兹 滤波器 可调 伪表面等离子体激元 Physical electronics Teahertz Filter Tunable Spoof surface plasmon polaritons (SSPPs)