負(fù)折射光子晶體平板成像特性研究.pdf

1、等效負(fù)折射光子晶體(Negative Refractive-Photonic Crystal，縮寫為:NR-PC)是一種利用其本身負(fù)折射特性制成的具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在空間呈周期排列的結(jié)構(gòu)的新型人工材料?；谪?fù)折射特性的NR-PC平板透鏡具有亞波長成像特性，這種透鏡能突破傳統(tǒng)成像的“衍射極限”，極大地提高了成像分辨率，從而對微小結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)“完美成像”。近年來，隨著對光子晶體材料及其新穎特性的理論及實驗研究的不斷深入，NR-PC平板

2、透鏡的負(fù)折射成像特性及其在微小目標(biāo)探測方面應(yīng)用的使得成為實現(xiàn)超分辨成為可能。因此，對周期結(jié)構(gòu)等效負(fù)折射光子晶體平板成像特性的研究具有科學(xué)和應(yīng)用上的重要價值。
　　論文分別對二維三角晶格橢圓孔NR-PC平板透鏡成像及摻銀缺陷圓孔NR-PC平板透鏡組特性進(jìn)行了研究。設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的NR-PC平板透鏡探測掃描方案:橢圓形空氣孔的NR-PC平板透鏡目標(biāo)探測系統(tǒng)與摻金屬銀缺陷的圓形空氣孔的NR-PC三平板透鏡組目標(biāo)探測系統(tǒng)。
　　論文

3、主要的工作及創(chuàng)新點如下:
　　(1)設(shè)計了介質(zhì)柱形狀為橢圓形空氣孔NR-PC平板的結(jié)構(gòu)和兩種目標(biāo)探測掃描方案——動態(tài)掃描方案和組合透鏡掃描方案。分別比較橢圓形空氣孔的NR-PC平板透鏡目標(biāo)探測系統(tǒng)和圓柱形空氣孔的NR-PC平板透鏡目標(biāo)探測系統(tǒng)在動態(tài)掃描方案和組合透鏡掃描方案下的兩種結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在組合透鏡掃描方案下，橢圓空氣孔NR-PC平板透鏡再聚焦分辨率達(dá)到0.07886λ，與動態(tài)掃描方案下，圓孔對應(yīng)的再聚焦分辨率（0.422

4、6λ）相比，提高了大約0.366λ。較大地提高了再聚焦分辨率。發(fā)現(xiàn)了在一定的目標(biāo)探測掃描方案下，橢圓形空氣孔的NR-PC平板透鏡目標(biāo)探測系統(tǒng)能優(yōu)化透鏡系統(tǒng)的性能。
　　(2)擴展了Snell定律。通常的Snell定律只能應(yīng)用在單層反射面上，即只能對圓孔NR-PC單平板成像特性進(jìn)行分析;而若想分析NR-PC平板透鏡組的成像特性，需要對Snell定律進(jìn)行擴展。本文結(jié)合幾何光學(xué)原理及Snell定律，由點光源經(jīng)過圓孔NR-PC單平板的聚焦

5、成像規(guī)律推導(dǎo)出點光源經(jīng)過圓孔NR-PC三平板透鏡組的聚焦成像規(guī)律。
　　(3)建立了摻金屬銀缺陷的圓孔NR-PC三平板透鏡組目標(biāo)探測系統(tǒng)模型。根據(jù)銀納米的等離子體在固定頻率引起局部共振，使歸一化場強電平信號有顯著增強的原理，在NR-PC平板透鏡中摻入金屬銀缺陷;分析系統(tǒng)內(nèi)各自的NR-PC平板透鏡，從而找出摻銀缺陷的最佳分布規(guī)律;通過對平板透鏡不同組合找到摻銀缺陷的合理分布。研究表明:摻金屬銀缺陷的圓孔NR-PC三平板透鏡組對其成像