文献综述（或调研报告）：
近年来，随着现代信息技术对器件微型化和高度集成化需求的提高，微加工技术不断进步，表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)的研究在光学研究领域引起了广泛的关注，通过对SPPs特性的研究，其应用得到了很好的发展。SPPs是指在金属表面存在的自由振动的电子与电磁波相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波，是一种极化波[1-2]。它沿着导体表面传播，沿界面垂直方向上快速衰减。因此其中电磁能量被束缚在导体表面较小的范围内，具有很强的近场增强效应[3]。由于金属导体的固有等离子体频率很高，SPPs的频率范围通常在可见光和紫外波段，在光频段的应用较多[3-7]。
SPPs的纳米尺度的空间分辨率和剧烈的场增强效应只有在等离子频率附近获得。在自然条件下，只有高频段才存在SPPs。到了太赫兹(THz)波段和微波段，金属变成良导体，因而无法显示出其介质特性。为了能够使SPPs应用到THz及以下波段，人们开始研究具有周期性结构的金属波导。在2004年，J.B.Pandry教授在《mimicking surface plasmons with structured Surfaces》中首次提及了一种2维通孔阵列形式的结构（见图1）[8]。这种周期性结构能够支持并约束表面波的传播模式，我们称其为人工表面等离激元（spoof SPPs）。它拥有和光波段SPPs类似的色散曲线，场型分布与实际金属中传播的SPPs类似。近年来已经在微波或太赫兹等频段得到实验验证。在微波频段,人工表面等离子体激元结构和传统微波传输线有很大不同,它拥有独特的色散曲线特性和场分布特性。
图1 二维通孔阵列形式结构
人工表面等离激元的意义不仅仅是将SPPs的概念推广到了从微波到光波的整个频域，其作为一种非辐射模式，具有空间尺度小、场强局域增强的特点，在微纳传感探测、纳米光子器件设计及其集成等纳米光子学领域具有重要应用。同时因为它具有和SPP相似的性质，一般来说，它具有以下特性：
- 因其表现为表面波，故其具有慢波特性，使得它的波导波长小于自由波长，相速度小于光速。而在接近表面等离子谐振频率时，其相速度和群速度均趋近于0。
- 表面等离子体的场分布在垂直于分界面方向上是高度局域的，同时在金属中的场分布比介质中场分布更集中。
- 表面等离子体的色散曲线位于光线的右侧，因此在频率相同的情况下，SPPs的波矢量k比自由空间的波矢量更大。
此外，1998年，Ebbesen等人发现[9]，当光通过金属薄膜上单孔或者亚波长孔阵列时，某些波长的光会有增强透射现象。利用当前的孔径理论和衍射理论的知识进行推演，透射效率应该在0.1％的数量级。对于这种现象的物理机制以及相关应用引起了科学界广泛的兴趣。虽然对其物理原理的解释尚有矛盾，但公认的说法是与表面等离子体相关。
前面介绍了人工表面等离激元的概念和特性，对于其电磁特性的研究，我们将利用微波网络级联的知识将场分析与路分析结合，利用等效电路的方法对其进行分析。从“化场为路”的观点出发，用路的分析方法将微波元件等效为电抗或电阻元件，将实际的波导传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络[10]。首先从波导传输系统的等效电压、等效电流出发引入等效传输线，进而导出线性网络的各种矩阵参量。
为定义任意传输系统某一参考面上的电压和电流, 作以下规定:
1、电压U(z)和电流I(z)分别与Et和Ht成正比;
