李绪平 张佳翔 杨海龙* 席晓莉

①(西安邮电大学电子工程学院 西安 710121)

②(西安理工大学 西安 710048)

1 引言

表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs) 是当电磁波入射到金属和介质交界面处时，光子与自由电子发生集体震荡后形成的一种沿着金属和介质交界面处传播的表面波[1]。因其只出现在金属和介质的交界面处，故在平行于交界面的方向上有着良好的传输特性，在垂直交界面方向上呈指数衰减[2]。同时又因其能够突破衍射极限和有局域场增强效应，故能够更好地实现微波器件小型化[3]。

当在太赫兹及微波波段时金属相当于理想导体，电磁波在金属表面的透射深度非常小，这使得SPPs的传输很困难[4,5]。在后来的研究中，很多团队发现当光线通过亚波长的金属孔洞或者凹槽时在部分频段会出现透射增强的现象，这可以很好地解决SPPs在金属中传播困难的问题。后来根据这种特性，人们提出了人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons, SSPPs)的概念[6,7]。紧接着，崔铁军教授团队[8,9]发现金属的厚度与色散特性的相关性很小，在金属厚度接近于零时，波导的色散特性基本保持不变，这一发现使得人工表面等离子体激元类微波器件的3维尺寸大大减小，为实现人工表面等离子体激元微波器件小型化的发展做出了突出贡献。为了将微带线中准TEM波转化为SSPPs结构中TM波，崔铁军教授团队[10]又在过渡结构上进行了研究，提出了一种由一个扩口地面和梯形槽组成的过渡结构，实验证明该过渡结构与50 Ω传输线匹配良好，能够进一步降低传输损耗，为后续各种SSPPs微波器件中过渡结构的设计提供了全新的思路。……