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| 編輯推薦： |
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本书对电磁表面的基本设计理论进行了介绍，包括电磁表面单元级别分析设计和系统级别分析和设计，对电磁表面领域的初学者具有较好的指导意义。另外，本书提出了一系列基于极化变换方法的新型电磁表面调控理论，为解决传统电磁表面调控应用中所面临的问题提供了新的方法与思路，也能够为相关领域研究者的科学研究工作提供一定的启示。
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| 內容簡介： |
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本书针对目前电磁表面在高性能平面天线的理论研究和光学集成器件的应用研究等方面存在的若干关键的科学问题，开展了系统深入的研究工作。核心工作是提出了极化-相位组合电磁表面调控技术。一方面，对于反射式电磁表面，提出了基于极化转换的镜像组合调控技术和旋转组合调控技术，分别可以用于实现带宽的提升、幅度-相位的同时调控和双圆极化相位的独立调控。另一方面，对于透射式电磁表面，提出了基于极化转换的旋转相位调控技术。对于单层的电磁表面，可以实现360°的相位调控。通过利用双层的电磁表面，可以提升单元的透射效率。进一步，通过级联两组电磁表面，构建了具有独立功能的光学系统。
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| 關於作者： |
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张兴良，2020年博士毕业于清华大学电子工程系，现为大连理工大学信息与通信工程学院副教授。近年来，主要从事人工电磁表面的理论与应用研究，包括反射阵列天线、透射阵列天线和光学超构表面等。目前，已发表多篇国际会议论文和SCI检索期刊论文，包括ACS Photonics， IEEE Trans. Antennas Propag.，IEEE Antennas Wireless Propag. Lett.等；现为中国电子学会（CIE）高级会员，美国电子与电气工程师学会（IEEE）会员。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1微波电磁表面
1.1.2光学电磁表面
1.2电磁表面的发展历程
1.3电磁表面的研究现状
1.3.1微波反射阵列天线文献综述
1.3.2微波透射阵列天线文献综述
1.3.3光学超表面文献综述
1.4本书研究的主要内容及章节安排
1.4.1主要研究内容框架
1.4.2分章节内容安排
第2章电磁表面分析和设计原理
2.1本章引言
2.2电磁表面单元级别分析和设计
2.2.1反射单元相位调控方法
2.2.2透射单元相位调控技术
2.3电磁表面系统级别分析和设计
2.3.1口面效率计算
2.3.2方向图与增益计算
2.4本章小结
第3章微波频段反射式电磁表面极化转换调控技术研究
3.1本章引言
3.2宽带反射阵列天线研究
3.2.1本节引言
3.2.2宽带反射单元的设计原理
3.2.3单元及阵列的设计与仿真
3.2.4实验验证
3.2.5本节小结
3.3幅度相位调控反射阵列天线研究
3.3.1本节引言
3.3.2幅度相位调控原理
3.3.3单元设计仿真
3.3.4本节小结
3.4双圆极化反射阵列天线研究
3.4.1本节引言
3.4.2独立双圆极化相位调控原理
3.4.3单元及阵列的设计与仿真
3.4.4实验验证
3.4.5本节小结
3.5本章小结
第4章微波频段透射式电磁表面极化转换调控技术研究
4.1本章引言
4.2设计原理
4.3单元及阵列的设计与仿真
4.3.1单元设计与仿真
4.3.2阵列设计与仿真
4.4实验验证
4.5本章小结
第5章光波频段电磁表面同极化相位调控技术研究
5.1本章引言
5.1.1光波频段电磁表面的发展与应用
5.1.2光学电磁表面的基本材料
5.1.3光波频段电磁表面的基本工艺
5.2设计原理
5.2.1广义斯奈尔定律原理
5.2.2阵列天线原理
5.3单元及阵列的设计与仿真
5.3.1单元设计与仿真
5.3.2阵列设计与仿真
5.4实验验证
5.4.1样品微纳加工
5.4.2实验测试与结果分析
5.5本章小结
第6章光波频段电磁表面极化转换调控技术研究
6.1本章引言
6.2反射式聚焦透镜研究
6.2.1本节引言
6.2.2设计原理
6.2.3反射式电磁表面设计与仿真
6.2.4实验验证
6.2.5本节小结
6.3透射式聚焦透镜研究
6.3.1本节引言
6.3.2透射式电磁表面设计与仿真
6.3.3实验验证
6.3.4本节小结
6.4单片集成超表面望远镜系统研究
6.4.1本节引言
6.4.2设计原理
6.4.3超表面设计与仿真
6.4.4实验验证
6.4.5本节小结
6.5本章小结
第7章总结及展望
7.1总结
7.2展望
参考文献
在学期间发表的学术论文
致谢
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| 內容試閱：
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界面电磁学是近年来电磁学领域迅速发展的一个研究方向，主要研究在物质表面或分界面处产生的独特而丰富的电磁学现象，并研发基于这些物理现象的新型电磁器件与信息应用系统。界面电磁学的研究对于新型电磁器件的设计与分析具有重要的理论指导意义，随着界面电磁学的不断发展，越来越多的人工电磁表面被应用于各类微波、太赫兹及光学器件和系统中。
人工电磁表面是利用人工设计的二维型电磁单元结构，通过设计阵列中的单元空间排布，来实现对电磁波传播行为的特定调控。依据调控功能的不同，人工电磁表面主要可分为幅度调控型、相位调控型、极化调控型、频率调控型、波矢调控型等基本类型，以及由上述组合而成的各种混合调控类型。例如，可实现幅度调控功能的频率选择表面、光栅、吸波结构，可实现相位调控功能的人工磁导体、相移表面、全息表面，可实现极化调控功能的极化栅和极化转化器等。在研究的初始阶段，不同类型的电磁表面各司其职，分别发挥不同的电磁波调控功能。随着研究的深入发展，可同时调控幅度、相位、极化等多维度电磁特性的人工电磁表面越来越引起人们的重视，也为解决本领域内的诸多传统难题提供了新的解决思路。
本研究针对当前人工电磁表面调控理论和工程应用中面临的诸多瓶颈，将极化调控特性引入传统的相位调控电磁表面之中，探索极化-相位相联合的人工电磁表面调控新路径，并应用于实现新型的高性能微波反射阵列天线、透射阵列天线和光学超构表面。在反射阵天线方向，所提出的基于极化变换的镜像组合调控技术和旋转组合调控技术，可分别用于实现反射阵列天线的带宽提升、幅度-相位联合调控和双圆极化波束独立调控； 在透射阵天线方向，所提出的基于极化变换的旋转相位调控技术，可应用于实现双层高效率的透射阵天线，可突破传统主极化模式下结构层数对相位范围和透射效率的限制问题； 在光学超构表面方向，研究了新型的集成化光学器件和系统，实现了纳米级厚度的光学分束器、高数值孔径超透镜和单片集成的望远镜系统，为人工电磁表面技术在光学领域的应用做出了初步探索。
本书是张兴良博士在清华大学微波与天线研究所学习期间的成果汇总，充分体现了他在本领域所具有的坚实宽广基础理论和系统深入专业知识，体现了他敢于跨越微波领域和光学领域的积极探索精神，体现了他的优秀科研创新能力。本书的出版得到了清华大学研究生院和清华大学出版社的大力支持和资助，谨在此一并表示衷心的感谢。
期待本书对界面电磁学领域的研究者起到积极的参考作用，欢迎大家的指导和交流。对本书中存在的缺点和不足之处，请读者不吝批评指正。
清华大学电子工程系
2024年4月
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