基于人工表面等离激元的微波传感器设计

高小优，杨晓庆，李哲

(四川大学电子信息学院，成都 610065)

0 引言

复合材料在航空航天、医疗器械、军工等领域得到广泛的应用，因其具有高强度、抗疲劳、耐腐蚀等优点[1]。但是在复合材料结构件的制造过程中，由于制造设备或加工工艺等因素的影响，在结构件中可能会产生空洞、疏松等类型缺陷。因此，为了确保产品的可靠性，非常有必要对复合材料结构件进行无损检测。

目前，一些无损检测技术(Nondestructive Testing，NDT)已被应用于复合材料的缺陷检测中，例如超声检测，红外热成像检测和射线检测[2-5]。在超声波检测中，探头与待测物表面之间需要耦合剂，以确保声波能量足够的耦合进待测材料，但是这可能会造成待测材料被污染。在红外热成像检测中，检测的精度极易受环境温度的影响，造成检测结果不可靠。在射线检测中，检测费用昂贵并且对人有辐射危害。与上述无损检测技术相比，微波无损检测具有非接触检测，操作简易，辐射危害较低等优势。此外，微波对低介电损耗的复合材料穿透能力很强，其非常适用于复合材料内部缺陷的检测。近年来，微波无损检测被用于各种复合材料中的缺陷检测[6-8]。但是，大多数微波无损检测技术都是基于传统的开口谐振环(Split Ring Resonator，SRR)和互补开口谐振环(Complementary Split Ring Resonator，CSRR)结构，传感器的感应面积小，从而导致检测时间成本高。

近来，表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)的概念被提出。SPPs是一种束缚在金属和介质交界面并沿着交界面传播的特殊表面波，在垂直于传播方向的维度呈指数衰减[9]。……