層結(jié)構(gòu)人工電磁介質(zhì)次波長成像的研究.pdf

1、僅單層貴重金屬層就可以將寬頻倏逝波(例如從點(diǎn)源產(chǎn)生的)放大從而使像具有次波長的分辨率。因此我可以利用一個更加實(shí)用的多層結(jié)構(gòu)(超級透鏡)來在近場獲得更加好的次波長像。在過去的幾年中，次波長成像由于它的很多重要的潛在應(yīng)用已經(jīng)成為一個新的被廣泛研究的領(lǐng)域。在本論文中，除了研究了層結(jié)構(gòu)近場的次波長成像，還對遠(yuǎn)場的次波長放大成像進(jìn)行了研究。
　　 在第二章中，一個簡單的設(shè)計(jì)，將特定厚度的介質(zhì)膜和銀膜被放在掩模板和一層光刻膠之間，被利用來提

2、高傳統(tǒng)光刻的分辨率，同時也進(jìn)行了對比試驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)有效驗(yàn)證了銀膜成像的能力。
　　 第三章中，F(xiàn)abry—Perot共振效應(yīng)在這里被應(yīng)用于將光頻段的次波長的圖像傳輸?shù)骄嚯x源較遠(yuǎn)的距離(例如，幾個波長)。由交替的金屬和介質(zhì)層組成的兩種不同特性的結(jié)構(gòu)(具有匹配和不匹配的阻抗)首先在無損情況下和較短的傳輸距離(一個波長)時被進(jìn)行了比較研究。發(fā)現(xiàn)由于Fabry—Perot共振的關(guān)系，阻抗匹配并非是次波長成像的必要條件。通過對周期厚度的合

3、理選擇可以將Fabry—Perot共振放大控制在某個倏逝波區(qū)域，因此Fabry—Perot共振峰附近的倏逝波都得到了合適的放大。利用這種機(jī)制，可以設(shè)計(jì)一個層結(jié)構(gòu)，從而具有好的分辨率，大小在可接受范圍內(nèi)的旁瓣，以及較大的周期厚度的變化區(qū)間(當(dāng)周期厚度在此變化區(qū)間內(nèi)選擇時，都可以獲得次波長的像以及可接受的旁瓣)。另外還研究了隨著材料損耗的增加，對系統(tǒng)次波長成像能力的影響。
　　 第四章中，合適的表面結(jié)構(gòu)設(shè)置可以被用來較大幅度的提高由

4、正負(fù)介電常數(shù)組成的層結(jié)構(gòu)的次波長成像的分辨率，這不僅適用于光波段也包括紅外波段?；谶@一機(jī)制，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的層結(jié)構(gòu)在選取真實(shí)損耗作為參數(shù)值時依然表現(xiàn)出了良好分辨率的特性，同時它對總厚度、周期數(shù)以及表面層厚度的變化并不十分敏感。同時基于改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，還通過優(yōu)化等效節(jié)電常數(shù)的值來使系統(tǒng)獲得更好分辨率。
　　 在第五章中，兩種特殊的材料被利用在層結(jié)構(gòu)次波長成像中，以使結(jié)構(gòu)具有可調(diào)特性。首先利用復(fù)合材料代替純的負(fù)介電常數(shù)材料，通過改變復(fù)合

5、材料的填充因子，和選用合適的正介電常數(shù)介質(zhì)，可以使操作波長處在光波段的任意位置，而且使用具有合適表面層設(shè)置的復(fù)合介質(zhì)結(jié)構(gòu)也可以獲得很好的分辨率。另外利用階梯型三能級系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)微波段的負(fù)磁導(dǎo)率。這一機(jī)制的最顯著特性就是可以實(shí)現(xiàn)原子水平的各向同性的負(fù)磁導(dǎo)率。它可以作為負(fù)磁導(dǎo)率材料(或者利用特殊的原子系統(tǒng)和選擇合適的參數(shù)選擇來實(shí)現(xiàn)負(fù)介電常數(shù)材料)來構(gòu)造層周期結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)次波長成像功能，同時其負(fù)磁導(dǎo)率(或者負(fù)介電常數(shù))值可以通過外部耦合光場等