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光学天线的详细资料介绍

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.31 MB | 2020-07-07

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　　天线，按维基百科的定义，“是一种用来发射或接收无线电波—或更广泛来讲—电磁波的器件”。例如，在无线通信系统中，天线被用于发射与接收射频与微波波段的电磁波。而在我们的智能手机中，就有内置的平面倒F天线（PIFA），用于接收和辐射射频波段在2.4GHz和5GHz的电磁波信号。

　　偶极子天线

　　由于天线对电磁波的调控作用服从经典电磁学的基础方程，也即麦克斯韦方程（Maxwell Equations），而麦克斯韦方程在形式上具有频率（波长）不变性，也就是说，麦克斯韦方程组并没有限制天线的工作波长。因此，在射频波段电磁天线的诸多功能（例如频率选择表面，相控阵雷达等），逻辑上也可以在光频段实现。

　　麦克斯韦方程组在从无线电波到紫外光的整个电磁波谱范围都是成立的从尺度上来看，天线的工作波长λ与天线尺度L是线性相关的。以最简单的1/2波长偶极子天线（dipole antenna）为例，它由两根1/4波长单极子天线（monopole antenna）组成，其长度是工作波长λ的一半。对于工作900MHz的射频天线，其长度为估算为L = λ/ 2= （3e8 m/s / 900e6 /s） /2 = 0.167m。而工作波长在可见光的天线，其长度估算为L = λ/（2n），这里n为天线所处的介质环境的折射率［2］。对于工作波长为680nm（红光）的光学天线，假设其制备衬底为硅，则L = λ/ （2n）= 680 nm / 2 / 3.4 = 100 nm。可见，对光学天线（光频段电磁天线）的研究，首先要解决的是要能实验制备与光波长尺度可比拟，乃至比光波长尺度还要小的微纳结构。

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