本書內容涵蓋各類基于新型材料和結構的光電子器件，采用超構材料、電光材料、磁光材料、熱光材料及二維材料設計和制備了包括調制器、光開關、濾波器、傳感器、光場調控器件在內的光電子器件。這些光電子器件的提出拓展了一些嶄新物理現象的應用領域，如光自旋霍爾效應、磁光古斯·鄄漢森效應等。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 選題背景 1
1.2 超材料的研究進展 2
1.3 超材料波導中的物理現象 6
1.3.1 光自旋霍爾效應簡介 6
1.3.2 光自旋霍爾效應的研究進展 6
1.3.3 古斯-漢森效應簡介 7
1.3.4 古斯-漢森位移的研究進展 9
1.4 本章小結 9
第2章 超材料波導及器件的基礎理論 10
2.1 負介電常數和負磁導率的實現機理 11
2.2 紅外波段負折射率超材料 14
2.2.1 簡單的短線對 14
2.2.2 鍍膜的Polaritonic球 16
2.2.3 半導體負折射率超材料 17
2.2.4 樹枝狀單元結構 18
2.3 負折射率超材料平板波導的基本特性 19
2.3.1 ENG-MNG介質組合形成的大孔徑單模波導 19
2.3.2 DPM-DNM組成的次波長小型化諧振腔 22
2.3.3 DPM-DNM組成的反向耦合器 25
2.4 光自旋霍爾效應的理論研究方法 26
2.5 古斯-漢森效應的研究方法 28
2.5.1 轉移矩陣法 29
2.5.2 靜態相位法 32
2.5.3 高斯光束法 33
2.6 古斯-漢森位移及光自旋霍爾效應的弱測量 34
2.6.1 光自旋霍爾效應的弱測量裝置 34
2.6.2 光自旋霍爾效應的弱測量放大原理 35
2.6.3 古斯-漢森位移的弱測量裝置 37
2.6.4 古斯-漢森位移的弱測量放大原理 39
2.7 本章小結 40
第3章 負折射率超材料光波導及諧振腔 41
3.1 引言 41
3.2 半導體負折射率超材料構成的矩形波導 41
3.2.1 理論分析 41
3.2.2 數值仿真 46
3.3 半導體負折射率超材料構成的諧振腔 48
3.3.1 諧振方程的推導 48
3.3.2 作圖法求解諧振方程 50
3.4 負折射率超材料光波導的吸收特性 54
3.4.1 平板波導 55
3.4.2 矩形波導 60
3.5 本章小結 65
第4章 負折射率超材料組成的光子晶體及缺陷層 66
4.1 引言 66
4.2 多層周期結構的轉移矩陣 67
4.2.1 轉移矩陣的建立 67
4.2.2 多層結構轉移矩陣的性質 69
4.3 各向異性負折射率超材料組成的光子晶體 70
4.3.1 無磁負折射率超材料與空氣層構成的光子晶體 70
4.3.2 無磁正負折射率超材料組成的光子晶體 77
4.3.3 單負折射率超材料組成的光子晶體 82
4.4 負折射率超材料組成的光子晶體中的缺陷層 87
4.4.1 線性缺陷層 87
4.4.2 非線性缺陷層 93
4.5 本章小結 98
第5章 負折射率超材料組成的新型器件 100
5.1 負折射率超材料組成的偏振分束器 100
5.1.1 偏振分束器的理論模型和分析方法 101
5.1.2 數值結果和討論 103
5.2 負折射率超材料組成的強度調制器 107
5.2.1 強度調制器的原理 108
5.2.2 新型強度調制器的理論模型 110
5.2.3 數值仿真 113
5.3 基于負折射率超材料的平頂濾波器 117
5.3.1 理論分析與建模 117
5.3.2 仿真結果及討論 119
5.4 本章小結 123
第6章 超材料波導中的光自旋霍爾效應及其光場調控應用 125
6.1 近零折射率超材料波導中的光自旋霍爾效應 125
6.1.1 近零介電常數超材料中反射光的自旋霍爾效應 125
6.1.2 近零介電常數超材料中透射光的自旋霍爾效應 129
6.1.3 介電常數和磁導率近零超材料中透射光的自旋霍爾效應 135
6.2 各向異性超材料波導中的光自旋霍爾現象 139
6.2.1 各向異性超材料中透射光的自旋霍爾效應 139
6.2.2 雙曲超材料中隧穿光的自旋霍爾效應 146
6.3 左手材料襯底磁光薄膜中的光自旋霍爾效應 152
6.3.1 結構模型與計算方法 152
6.3.2 計算結果與討論 155
6.4 超材料Kretschmann結構中的光自旋霍爾效應 160
6.5 本章小結 168
第7章 超材料波導中的古斯-漢森效應及其傳感應用 171
7.1 雙曲超材料Kretschmann結構中的GH效應 171
7.2 雙曲超材料棱鏡波導耦合結構中的GH效應 176
7.3 雙曲超材料波導中GH位移的傳感特性 181
7.4 GH效應的實驗驗證 183
7.5 本章小結 187
參考文獻 189
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