光學(xué)和聲學(xué)超材料與超表面

目錄　
前言　
上篇　由下向上制備光學(xué)超材料與超表面　
第1章　光學(xué)超材料與超表面概述　3　
1.1　光學(xué)超材料設(shè)計(jì)　3　
1.2　光學(xué)超材料新物理特性　5　
1.2.1　負(fù)折射效應(yīng)　5　
1.2.2　完美成像超棱鏡　8　
1.2.3　光學(xué)隱身斗篷　9　
1.3　光學(xué)超材料制備　11　
1.3.1　“自上而下”刻蝕技術(shù)　11　
1.3.2　“自下而上”電化學(xué)方法　13　
1.4　光學(xué)超表面　14　
1.4.1　光學(xué)超表面設(shè)計(jì)原理　14　
1.4.2　光學(xué)超表面特征　16　
1.5　光學(xué)超表面實(shí)現(xiàn)　17　
1.5.1　Pancharatnam-Berry相位不連續(xù)　17　
1.5.2　間隙模式引起的相位不連續(xù)　18　
1.5.3　惠更斯超表面　19　
1.5.4　超透射陣列超表面　19　
1.5.5　雙層光學(xué)超表面　20　
1.6　光學(xué)超表面應(yīng)用　21　
1.6.1　光束偏轉(zhuǎn)器與超透鏡　21　
1.6.2　光學(xué)偏振控制器　23　
1.6.3　消色差光學(xué)超表面　25　
1.7　光學(xué)超表面的問(wèn)題與展望　26　
1.7.1　超表面中的損耗　26　
1.7.2　光學(xué)超表面展望　26　
參考文獻(xiàn)　27
第2章　樹(shù)枝結(jié)構(gòu)紅外和可見(jiàn)光超材料　38　
2.1　雙模板法制備樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　38　
2.1.1　制備流程　38　
2.1.2　周期性多孔氧化鋅模板制備　39　
2.1.3　紅外銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　42　
2.1.4　紅外銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)性質(zhì)　48　
2.1.5　可見(jiàn)光銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)性質(zhì)　51　
2.2　電沉積法制備銅樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　55　
2.2.1　紅外銅樹(shù)枝負(fù)磁導(dǎo)率材料　55　
2.2.2　紅外銅樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　64　
2.3　電沉積法制備銀樹(shù)枝超材料　69　
2.3.1　點(diǎn)電極電沉積法　69　
2.3.2　平板電極電沉積法　76　
2.4　紅外樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　90　
2.4.1　制備流程　90　
2.4.2　結(jié)果與討論　93　
2.5　可見(jiàn)光樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　99　
2.5.1　實(shí)驗(yàn)制備　99　
2.5.2　結(jié)果與討論　101　
2.6　空間光譜分離現(xiàn)象　103　
2.6.1　緒言　103　
2.6.2　超材料楔形光波導(dǎo)制備　103　
2.6.3　楔形光波導(dǎo)結(jié)果與討論　104　
2.6.4　普通楔形光波導(dǎo)制備與測(cè)試　106　
2.7　柔性基底樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超材料　107　
2.7.1　柔性基底樹(shù)枝超材料制備　107　
2.7.2　光學(xué)特性測(cè)試　110　
參考文獻(xiàn)　112　
第3章　準(zhǔn)周期漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)超材料　118　
3.1　引言　118　
3.2　理論和仿真分析　119　
3.2.1　理論模型　119　
3.2.2　仿真計(jì)算S參數(shù)　120　
3.2.3　反演計(jì)算有效介質(zhì)參數(shù)　121　
3.2.4　非對(duì)稱引起的損耗　123
3.2.5　摻雜增益介質(zhì)降低損耗　124　
3.3　金屬銀雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)制備　125　
3.3.1　制備流程　125　
3.3.2　二維PS膠體晶體制備　126　
3.3.3　金屬銀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)制備　132　
3.3.4　雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)制備與表征　138　
3.4　雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)　139　
3.4.1　樣品可見(jiàn)光透射譜　139　
3.4.2　等效介質(zhì)參數(shù)　140　
3.4.3　透射增強(qiáng)現(xiàn)象　142　
3.4.4　RhB物理機(jī)理　144　
3.5　超材料吸收器　146　
3.5.1　銀網(wǎng)格吸收器　146　
3.5.2　折射率傳感器　148　
3.5.3　雙漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)多頻吸收器模型　150　
3.5.4　樹(shù)枝超材料吸收器　152　
參考文獻(xiàn)　159　
第4章　納米顆粒組裝超材料　163　
4.1　引言　163　
4.2　銀樹(shù)枝狀顆粒單層組裝超材料　163　
4.2.1　制備流程　163　
4.2.2　制備方法　164　
4.2.3　超材料透射性質(zhì)　170　
4.2.4　超材料平板聚焦　171　
4.3　銀樹(shù)枝顆粒多層組裝三維超材料　174　
4.3.1　制備工藝流程　174　
4.3.2　制備方法與表征　174　
4.3.3　可見(jiàn)光透射特性　180　
4.3.4　平板聚焦效應(yīng)　181　
4.4　樹(shù)枝狀金納米顆粒組裝超材料　183　
4.4.1　樣品制備及形貌表征　183　
4.4.2　光透射特性　184　
4.4.3　平板聚焦　185　
4.5　花朵形銀納米顆粒超材料　186　
4.5.1　樣品制備　186
4.5.2　透射性質(zhì)　189　
4.5.3　平板聚焦　190　
4.6　樹(shù)枝狀PAMAM與銀納米顆粒復(fù)合物　191　
4.6.1　PAMAM基銀復(fù)合物超材料　191　
4.6.2　PAMAM基納米銀薄膜微觀結(jié)構(gòu)　198　
4.6.3　聚焦結(jié)果　201　
4.6.4　PAMAM納米銀薄膜光自旋霍爾效應(yīng)　202　
4.7　其他形貌銀顆粒　206　
4.7.1　F127保護(hù)劑制備樹(shù)枝狀銀微米粒子　206　
4.7.2　片狀銀納米粒子制備　206　
4.7.3　多孔狀銀微米粒子　208　
參考文獻(xiàn)　209　
第5章　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)超材料　211　
5.1　引言　211　
5.2　超簇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果　211　
5.2.1　結(jié)構(gòu)模型　211　
5.2.2　紅光波段光學(xué)響應(yīng)　213　
5.2.3　綠光波段光學(xué)響應(yīng)　220　
5.2.4　準(zhǔn)周期超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　221　
5.3　球刺狀超材料性質(zhì)　223　
5.3.1　樣品的制備及表征　223　
5.3.2　樣品透射性質(zhì)　230　
5.4　球刺狀超材料光學(xué)性能　233　
5.4.1　負(fù)折射測(cè)試　233　
5.4.2　位移　237　
5.4.3　彩虹捕獲效應(yīng)　244　
5.4.4　反常多普勒效應(yīng)　249　
參考文獻(xiàn)　258　
第6章　樹(shù)枝結(jié)構(gòu)超表面　263　
6.1　引言　263　
6.2　樹(shù)枝超表面制備　264　
6.2.1　制備流程　264　
6.2.2　單層銀樹(shù)枝超表面　264　
6.2.3　雙層銀樹(shù)枝超表面　269　
6.3　樹(shù)枝超表面性質(zhì)　271　
6.3.1　紅外波段超表面　271　
6.3.2　可見(jiàn)光波段超表面　274　
6.3.3　超表面聚焦效應(yīng)測(cè)試　279　
6.4　可見(jiàn)光波段超表面操控微分運(yùn)算　283　
6.4.1　設(shè)計(jì)原理　284　
6.4.2　微分性質(zhì)仿真計(jì)算　287　
6.4.3　微分性質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試　288　
參考文獻(xiàn)　292　
第7章　超表面反常光學(xué)行為　296　
7.1　樹(shù)枝超表面反常GH位移　296　
7.1.1　GH位移與負(fù)GH位移　296　
7.1.2　GH位移測(cè)量　297　
7.2　樹(shù)枝超表面彩虹捕獲效應(yīng)　301　
7.2.1　彩虹捕獲概念　301　
7.2.2　超表面楔形波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)彩虹捕獲　302　
7.2.3　楔形波導(dǎo)出射光功率　306　
7.3　超表面偏振轉(zhuǎn)換　308　
7.3.1　樹(shù)枝單元結(jié)構(gòu)與模擬　308　
7.3.2　超表面偏振轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)　312　
7.3.3　反射模式超表面偏振轉(zhuǎn)換　316　
7.4　準(zhǔn)周期樹(shù)枝簇集超表面反常光自旋霍爾效應(yīng)　321　
7.4.1　光自旋霍爾效應(yīng)概論　321　
7.4.2　準(zhǔn)周期樹(shù)枝簇集超表面設(shè)計(jì)與制備　324　
7.4.3　超表面反常光自旋霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　329　
參考文獻(xiàn)　333　
下篇　超原子和超分子構(gòu)筑聲學(xué)超材料與超表面　
第8章　聲學(xué)超材料與超表面概述　339　
8.1　聲學(xué)超材料　339　
8.2　負(fù)參數(shù)聲學(xué)超材料　340　
8.2.1　負(fù)質(zhì)量密度　340　
8.2.2　負(fù)彈性模量　343　
8.2.3　雙負(fù)聲學(xué)超材料　346　
8.3　聲學(xué)超材料的新物理特性　349
8.3.1　負(fù)折射及聚焦　349　
8.3.2　倏逝波放大及亞波長(zhǎng)成像　351　
8.3.3　完美聲吸收　354　
8.3.4　反常多普勒效應(yīng)　355　
8.3.5　變換聲學(xué)及隱身斗篷　356　
8.3.6　聲反常透射和聲波準(zhǔn)直器件　359　
8.3.7　聲學(xué)超材料其他應(yīng)用　360　
8.4　聲學(xué)超表面　363　
8.4.1　反常反射現(xiàn)象　363　
8.4.2　反常透射現(xiàn)象　366　
8.4.3　平板超棱鏡　368　
8.4.4　其他奇異效應(yīng)　370　
參考文獻(xiàn)　371　
第9章　聲學(xué)超原子模型　380　
9.1　引言　380　
9.2　負(fù)彈性模量超原子　381　
9.2.1　模型　381　
9.2.2　一維負(fù)彈性模量聲學(xué)超材料　383　
9.2.3　二維負(fù)彈性模量聲學(xué)超材料　392　
9.3　負(fù)質(zhì)量密度超原子　399　
9.3.1　模型分析　399　
9.3.2　負(fù)質(zhì)量密度超材料　401　
9.4　雙負(fù)超原子復(fù)合超材料　406　
參考文獻(xiàn)　410　
第10章　超分子聲學(xué)超材料　414　
10.1　引言　414　
10.2　超分子模型　415　
10.3　低頻超分子雙負(fù)聲學(xué)超材料　416　
10.3.1　實(shí)驗(yàn)測(cè)試　416　
10.3.2　等效模量計(jì)算　418　
10.3.3　平板聚焦效應(yīng)　419　
10.3.4　亞波長(zhǎng)超分辨成像效應(yīng)　422　
10.4　高頻超分子雙負(fù)聲學(xué)超材料　423　
10.4.1　樣品制備　423　
10.4.2　實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析　425
10.4.3　等效參數(shù)　427　
10.4.4　負(fù)折射實(shí)驗(yàn)　429　
10.4.5　平板聚焦效應(yīng)　430　
10.4.6　反常多普勒效應(yīng)　431　
參考文獻(xiàn)　434　
第11章　超原子簇與超分子簇聲學(xué)超材料　437　
11.1　引言　437　
11.2　負(fù)彈性模量超原子簇超材料　437　
11.2.1　開(kāi)口空心球超材料性質(zhì)　437　
11.2.2　多頻與寬頻負(fù)彈性模量超材料　445　
11.2.3　多層結(jié)構(gòu)的多頻超材料　452　
11.2.4　對(duì)開(kāi)口空心球?qū)掝l超材料　458　
11.3　負(fù)質(zhì)量密度超原子簇超材料　464　
11.3.1　單頻聲學(xué)超材料　464　
11.3.2　寬頻聲學(xué)超材料　468　
11.3.3　反常多普勒效應(yīng)　474　
11.4　超分子簇雙負(fù)聲學(xué)超材料　476　
11.4.1　基于不同管長(zhǎng)的寬頻超材料　476　
11.4.2　基于不同側(cè)孔口徑的寬頻超材料　480　
11.4.3　兩種調(diào)制方式組合的寬頻效應(yīng)　483　
11.5　超分子簇集寬頻超材料　484　
11.5.1　理論模型　485　
11.5.2　透反射性質(zhì)　487　
11.5.3　負(fù)折射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　490　
11.5.4　反常多普勒效應(yīng)　492　
參考文獻(xiàn)　497　
第12章