太赫兹超材料在通信、成像和传感领域具有重要应用前景，本书全面阐述了太赫兹超材料领域的最新研究进展，系统介绍了太赫兹超材料的建模、设计、特性和应用实践。内容包括太赫兹超材料的概念内涵、设计原理、性能分析、应用挑战与发展，涉及的材料包含碳纳米管薄膜、全介质（硅）、金属以及相变材料等，涵盖了跨介质超材料共振机理、设计方法，并探索了不同材料体系的太赫兹超材料在痕量生物化学物质传感、全息及非线性高次谐波等方面的应用。

本书可供从事太赫兹光波技术、微纳超材料、新型太赫兹功能器件与应用等领域的科研人员阅读参考，也可作为高等院校光电子技术、材料科学与工程、电子科学与技术等相关专业研究生和高年级本科生的教学参考书。

第 1 章 绪论

1.1 太赫兹波特点及其主要应用

1.1.1 太赫兹波概念

1.1.2 太赫兹波特点

1.1.3 太赫兹波应用

1.2 基于光子学方法的太赫兹波产生

1.2.1 利用光电导天线产生太赫兹波

1.2.2 光整流

1.2.3 半导体表面场效应

1.2.4 其他基于光学技术的太赫兹发射器

1.3 基于电子学的太赫兹发射源

1.3.1 返波管

1.3.2 自由电子激光器

1.3.3 量子级联激光器

1.4 太赫兹波的探测

1.4.1 光电导取样技术

1.4.2 自由空间电光取样

1.4.3 连续太赫兹信号的探测

1.5 太赫兹时域光谱系统

1.5.1 太赫兹时域光谱系统构成

1.5.2 透射式太赫兹时域光谱测试原理

1.5.3 透射式太赫兹时域光谱在半导体 Si 材料中的应用

1.6 太赫兹表面等离子激元基础

1.6.1 德鲁德模型

1.6.2 太赫兹表面等离子激元的色散关系

1.6.3 多层结构中的表面等离子激元

1.6.4 太赫兹表面等离子激元的新趋势

1.7 超材料及其应用

1.7.1 超材料的基本概念

1.7.2 超材料的发展概况

1.8 超材料的理论依据

1.8.1 负有效介电常数

1.8.2 负有效磁导率

1.9 超材料的电磁特性

1.9.1 负折射现象

1.9.2 二次会聚效应

1.9.3 完美透镜效应

1.9.4 逆多普勒效应

1.9.5 逆 Cherenkov 辐射效应

1.9.6 逆 Goos-Hanchen 位移效应

参考文献

第 2 章 太赫兹碳纳米管薄膜超材料器件及其传感应用

2.1 引言

2.2 碳纳米管

2.2.1 碳纳米管的结构

2.2.2 碳纳米管的性质

2.3 碳纳米管薄膜的制备、性质及应用

2.3.1 超顺排碳纳米管薄膜的制备

2.3.2 超顺排碳纳米管薄膜的性质

2.3.3 超顺排碳纳米管薄膜的应用

2.3.4 无序碳纳米管薄膜的制备及特性

2.4 太赫兹波段碳纳米管薄膜的介电参数与偏振特性

2.4.1 有序薄膜的介电参数

2.4.2 有序薄膜的偏振特性

2.4.3 无序薄膜的介电特性

2.5 碳纳米管薄膜超材料器件的传感应用

2.5.1 超材料器件结构设计

2.5.2 超材料器件制备

2.5.3 超材料器件共振特性

2.5.4 超材料器件微量农药传感研究

2.6 柔性碳纳米管超材料及其传感应用

2.6.1 柔性超材料器件应变传感特性研究

2.6.2 柔性超材料器件介质厚度传感特性

2.6.3 柔性超材料器件介质缺陷传感特性研究

2.6.4 柔性超材料器件折射率传感特性

2.7 碳纳米管薄膜超材料 Fano 共振与传感特性

2.7.1 Fano 共振超材料的设计与制备

2.7.2 共振特性与谐振特性分析

2.7.3 传感特性

参考文献

第 3 章 太赫兹金属 / 介质超材料器件及其应用

3.1 引言

3.2 超材料吸收器的理论基础

3.2.1 阻抗匹配理论

3.2.2 耦合模理论

3.2.3 干涉理论

3.2.4 传输线理论

3.3 超材料吸收器等效参数提取

3.4 多带太赫兹超材料吸收器设计、制备与测试

3.4.1 结构设计与制备工艺

3.4.2 仿真结果及分析

3.5 共振完美吸收条件分析

3.5.1 介质层特性对吸收特性的影响

3.5.2 基于干涉理论的完美吸收条件分析

3.5.3 顶层结构参数对吸收特性的影响

3.5.4 基于传输线理论的完美吸收条件分析

3.6 多带可调谐太赫兹吸收器设计与制备

3.6.1 仿真结果及分析

3.6.2 吸收器工作原理分析

3.7 超材料中模式杂化特性及其增强传感机理研究

3.7.1 模式杂化超材料设计与共振特性分析

3.7.2 多重反射与模式耦合理论分析

3.7.3 模式杂化超材料传感特性研究

参考文献

第 4 章 太赫兹全硅超材料器件设计及其应用

4.1 引言

4.2 单带全介质超材料的设计与分析

4.2.1 单带全介质超材料的设计与吸收特性

4.2.2 单带全介质超材料的光调谐与传感特性

4.3 宽带光子晶体超材料的太赫兹吸收特性及无线通信应用

4.3.1 宽带吸收机理与结构设计

4.3.2 测试结果

4.3.3 无线通信应用

4.4 多带 / 宽带全硅超材料器件传感特性

4.4.1 多带全硅超材料吸收器的传感特性

4.4.2 宽带与双带全硅超材料设计与传感应用

4.5 非周期性全硅超材料器件设计及应用

4.5.1 结构设计

4.5.2 共振吸收特性

4.5.3 传感应用

参考文献

第 5 章 太赫兹超材料器件可调谐特性及应用

5.1 引言

5.2 超材料器件可调谐机理

5.3 电控可调谐超材料

5.3.1 电控可调谐超材料器件结构

5.3.2 电调控特性

5.3.3 电控超材料的主要应用

5.4 相变可调谐超材料

5.4.1 相变材料在太赫兹领域中的研究

5.4.2 典型的相变材料

5.4.3 相变材料的器件开发

5.4.4 相变超材料在太赫兹领域的应用

5.5 光控可调谐超材料

5.5.1 光控可调谐超材料结构

5.5.2 光调控特性

5.5.3 应用

5.6 双曲超材料及其调控特性

5.6.1 色散关系

5.6.2 太赫兹表面波调控

5.6.3 HMM 的主要应用

5.7 其他跨介质可调谐超材料

5.7.1 基于液晶介质的可调谐超材料

5.7.2 基于热光效应的可调谐超材料

5.7.3 结构重构型可调谐超材料

参考文献

第 6 章 太赫兹连续域束缚态超材料及其应用

6.1 引言

6.2 连续域束缚态特点及应用

6.2.1 BIC 的概念及特性

6.2.2 BIC 的类型及基本分析理论

6.3 共振耦合型 BIC 超材料设计与共振特性分析

6.3.1 BIC 超材料结构设计

6.3.2 参数对 BIC 共振特性的影响规律

6.3.3 BIC 产生机理分析

6.3.4 理想 BIC 到准 BIC 转变

6.3.5 BIC 超材料传感特性

6.4 FW-BIC 超材料的设计与特性

6.4.1 FW-BIC 超材料的结构设计

6.4.2 FW-BIC 超材料的谐振特性

6.4.3 FW-BIC 谐振的多级分解与耦合强度

6.5 全介质超材料 BIC 的拓扑特性

6.5.1 拓扑基本概念

6.5.2 BIC 的拓扑特性

6.5.3 拓扑荷的主要性质

6.6 全介质超材料的传感及高次谐波应用

6.6.1 全介质超材料传感

6.6.2 用于增强指纹光谱传感的全介质超材料

6.6.3 BIC 的高次谐波应用

参考文献