涡旋波因携带有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)而体现出新的自由度,在通信领域有望提升频谱效率与通信容量,在雷达成像领域也体现出提高分辨率的潜力,逐渐成为研究热点。本论文基于螺旋微粒涡旋波的产生与调控进行分析,明确不同拓扑荷涡旋波产生的条件,为涡旋波的产生与调控提供技术参考。研究主要包括:1、螺旋微粒激发涡旋波的物理机理及特性分析。设计了一种阿基米德螺旋微粒,在不同入射波极化激励下能够产生拓扑荷l=0,±1的涡旋模式。结合分析螺旋微粒的本征模,利用洛伦兹模型和椭偏度,探讨了该螺旋微粒激发涡旋波的物理机理。2、螺旋微粒多模态涡旋波的激发及特性分析。基于对称放置的螺旋微粒和双侧人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPPs)波导,产生拓扑荷正负相反的两种涡旋模式。进一步通过设计不同尺寸的螺旋微粒,激发拓扑l=0,±1,±2的多模态涡旋。基于SSPPs波导和螺旋微粒之间的耦合理论分析,阐述了产生不同涡旋态的的物理机制,利用微波实验验证该科研结果的准确性。3、涡旋波模式杂化特性研究。由两个或者两个以上的金属结构之间存在很强的近场电磁相互作用,产生等离激元共振,称为表面等离激元模式杂化。两个一定距离的螺旋微粒之间存在很强的轨道角动量耦合,从而产生很强的耦合杂化效应。利用SSPPs波导激发单个螺旋微粒拓扑荷l=+1的涡旋模式。在该微粒临近区域引进一个相同尺寸的螺旋微粒,两者之间的杂化耦合使得单一谐振峰发生劈裂。在低频峰值处产生旋转方向相同涡旋模式(拓扑荷l=+1);在高频处产生旋转方向相反的涡旋模式(拓扑荷l=+1和-1)。该论文有图38幅,参考文献92篇