可多重聚焦电磁能量的左手材料结构

功分器在微波工程中广泛应用。基于有损耗的Lorentz模型的时域有限差分(FDTD)方法,分析模拟了左手材料(LHM)的平板结构和环状结构对电磁波源的不同聚焦特性。每个左手材料边界均可以对波源发出的波进行聚焦。同时通过比较,在对称结构中,每个聚焦点的电磁场幅度都相同。说明该左手材料结构可以对电磁波源进行多点聚焦。     

不同厚度有耗左手材料板中的电磁波研究

 基于有损耗的Lorentz模型的时域有限差分（FDTD）方法,模拟了有耗左手材料（LHM）平板对波源的图像聚焦特性。分别计算了不同宽度的左手材料平板结构。通过比较说明电磁波在不同厚度左手材料板中传播方式相同。材料板越薄,其聚焦点的位置越往板边缘靠近。当左手材料板的厚度不满足聚焦尺寸时,该聚焦点将会消失。     

非线性左手材料的时域研究

 分析了非线性左手材料模型,推导了非线性左手材料中的时域有限差分法及完美匹配层的计算式。数值模拟了具有Kerr非线性效应的左手材料平板中的电磁波。观察到该材料同样具有电磁聚焦特性。对比线性左手材料,其聚焦点的幅度和位置都会发生偏移。同时改变波源的强度及其到平板边界距离,讨论了不同距离情况下该非线性左手材料平板对电磁波分布的影响。当波源距离材料平板足够远,通过非线性左手材料聚焦的电场强度几乎集中在其外表面。     

基于非分裂FDTD的左手介质电磁特性的研究

为验证左手介质的电磁特性,采用非分裂时域有限差分方法对左手介质的Drude模型进行建模.这种方法不需要对电场和磁场进行分裂,也不需要对PML空间进行特殊处理,吸收边界PML和工作空间可以通过参数转换来完成,并且构造的PML层为有耗介质,进入PML层的透射波将迅速衰减.它是一种准确而有效的分析色散和各向异性介质的方法,通过此方法有效地验证了左手介质的负折射效应、汇聚效应、相位补偿效应,充分验证了左手介质及其反常特性的存在性和此方法分析左手介质的有效性. 关键词： 左手介质 非分裂 时域有限差分 Drude     

锥形空心银波导的聚焦特性

利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值. 关键词： 锥形波导 聚焦特性 时域有限差分     

单方环结构左手材料微带天线

设计了一种简单的双面单方环结构左手材料,在4.8–5.25 GHz频率范围内该材料的等效介电常数和等效磁导率同时为负.将此单方环左手材料作为覆盖层,置于中心工作频率为5.0 GHz的微带天线之上. 仿真和实验研究表明:相对普通微带天线而言,覆层微带天线的性能得到了明显改善, E面和H面的半功率波束宽度分别收缩了25°和20°,定向性得到了提高, 5 GHz处的增益提高了3 dB, -10 dB带宽增加了600 MHz. 关键词： 单方环结构 左手材料 微带天线     

左手材料漫谈

左手材料是近年来国际物理学和电磁学的～个研究热点,是一个全新的领域。众所周知,介质的电磁特性可以用介电常数ε和磁导率μ这两个宏观参数来描述。对于通常介质ε〉O,μ〉O时,电场、磁场和波矢量之间满足右手螺旋关系,称为右手材料;而对于ε〈0,μ〈O的介质,电场、磁场和波矢量之间则满足左手螺旋关系,这样的介质被称为左手介质,     

左手材料和负折射率

对于左手材料折射率的符号取法做了详细的分析,给出了n=εμ的来源.     

基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料

提出了一种双面环各向同性结构单元模型, 理论与实验研究了其微波电磁谐振行为. 结果表明: 在电磁波平行入射和垂直入射条件下, 该结构可在同一频段实现磁谐振, 且在谐振频段磁导率为负; 当电磁波以不同角度斜入射时, 其产生负磁导率频段也保持不变, 即该结构的电磁特性不依赖于入射角度, 双面环结构具有各向同性的特点. 将双面环结构与金属线结构组合, 该组合结构具有负折射率. 另外,双面环结构还具有小型化的优点, 在不增加结构单元几何尺寸的情况下, 通过在结构单元中引入金属化过孔的方法, 增加结构单元的电长度, 可使谐振频率大幅度地向低频方向移动, 使其在低频工作时 仍保持小型化的优点. 在双面环结构中引入金属化过孔技术可使谐振单元的几何尺寸减小50%, 在微波器件、滤波器、天线等领域有广阔的应用前景.     

光波辐射下正多边形异向介质柱聚焦特性分析

基于时域有限差分方法,建立了光波辐射下正三角形、正四边形和正六边形无耗异向介质柱的二维电磁模型.分析了其近场特性,并对模型的有效性进行了验证.仿真结果表明:即便对于εr和μr都很小且无耗的正多边形异向介质柱,当平面光波沿正多边形顶角角平分线方向传播时,在异向介质柱内不会发生电磁聚焦.     

Numerical analysis of propagation characteristics of electromagnetic wave in lossy left-handed material media

The propagation characteristics of electromagnetic wave in lossy left-handed materials (LHM) are studied using finite-difference time-domain (FDTD) method base on auxiliary differential equation (ADE) technology. The LHM medium is realized with lossy Drude models for both the negative electric permittivity and the negative magnetic permeability. The discretized ADE-FDTD equations are derived in detail. The incident wave used in the simulation is a multiple cycle m-n-m pulses source. The term of Poynting's vector E_xH_y was calculated. These numerical results demonstrate conclusively that the phase velocity direction of electromagnetic wave propagation and the direction of the Poynting vectors are anti-parallel in LHM. The amplitude of electric field is reduced with the enhancive distance of LHM slab. It is also demonstrated that the energy of electromagnetic wave in the LHM slab is obviously attenuated, and the attenuation of energy becomes stronger with the angular plasma frequency ω_p increasing. These results indicate that LHM stealth is effective in theory, and reasonable selection of the large negative index of refraction can greatly enhance its effectiveness.     

Research of electromagnetic field in different length left-handed material slab

Finite-difference time-domain （FDTD） method is used to simulate the propagation of electromagnetic wave in left-handed material slab （LHMs） with cold plasma model The effects of optical propagation in the left-handed material compared to convex lens are discussed. The wider the LHMs is, the stronger electric field of focusing image in left-handed material slab is confirmed by the simulation with various slab length. However, the outer image point location would slightly moves to the LHMs side when the length of LHMs is reduced.     

FDTD study of subwavelength imaging by a photonic crystal slab

The problem of subwavelength imaging via a photonic crystal slab lens made of two-dimensional (2D) square arrays of parallel dielectric cylinders in air is studied and discussed theoretically. The finite-difference time-domain method is employed to investigate the unique features of imaging by such lens. We confirm earlier findings that a photonic crystal slab lens can provide the imaging of a point source. By analysing the transmission properties of the proposed structure, we demonstrate that inside the all-angle negative refraction, there are some favourable directions for waves to travel. We show that the surface termination of the photonic crystal is a key parameter to obtain a good quality image. The super-resolution of two sources separated by a distance less than the wavelength is also considered. It is shown that the achievable resolution is limited by the slab length.     

等离子体的SO-FDTD算法和对电磁波反射系数的计算分析

将一类色散介质的介电常数写成有理分式函数形式，进而导出FDTD中电位移矢量D和电场强度E之间的关系，形成SO-FDTD方法. 应用该方法计算了冷等离子体平板对电磁波的反射系数，通过与解析结果的比较，验证了该算法的高效性和高精度，同时，应用SO-FDTD方法，计算了等离子体层对垂直入射电磁波的反射系数，结果表明：等离子体厚度、电子密度、电子密度的分布形式和入射波频率是影响反射系数的重要因素. 关键词： 等离子体 电磁波 FDTD方法     

Propagation of p-polarized light in photonic crystal for sensor application

In this work, a comprehensive analytical study is presented on two-layer one- dimensional photonic crystal in which the first layer is considered to be an analyte layer and the second layer is assumed be left-handed material (LHM), dielectric or metal. The dispersion relation is derived for p- polarized wave (TM). The sensitivity of the effective index to any change in the analyte index is derived, plotted and analyzed. Our optimization shows that it is possible for photonic crystal sensor to achieve a sensitivity improvement of 714% compared to conventional waveguide sensor.     

电磁脉冲斜入射时对孔缝耦合效应的数值分析

 利用时域有限差分法（FDTD）研究了电磁脉冲对不同孔洞的耦合规律。分别分析了电磁脉冲对正方形、长方形和多孔洞的耦合效应，讨论了不同极化方向的电磁脉冲对孔洞的耦合能量的规律。研究表明：电磁脉冲对正方形孔洞的耦合能量较小；而对长方形，当脉冲极化方向与长方形短边平行时，耦合能量最大；在孔洞面积相同的条件下，对多孔洞的能量耦合要比单孔洞小。     

超宽带电磁脉冲对腔体孔缝耦合效应的数值模拟

为了解孔缝耦合对超宽带电磁脉冲干扰和毁伤电子设备的影响,应用时域有限差分法对长方腔体上不同形状的孔缝耦合效应进行了数值研究。选取mm量级的微小孔缝为研究对象,分析不同入射角度、不同脉宽的激励源对耦合效应的影响,得到了孔腔共振效应、孔缝增强效应和腔体内场强的分布规律。研究表明：长方孔在孔缝附近存在明显的增强效应,超宽带脉冲对正三角孔和方阵的耦合系数最小,脉宽短的入射脉冲耦合效应明显强于脉宽长的脉冲,耦合效应基本随入射角的减小而缓慢减小。     

光学元件微缺陷处电磁场分布特性的数值计算方法

 神光Ⅲ的光学系统具有高功率密度运行的特点，对光学元件的抗激光损伤能力等提出了很严格的要求。光学元件内部的微缺陷会引起局域场强增强，采用时域有限差分方法对亚波长量级的缺陷进行了电磁场的数值模拟，并对数值计算的参数选取给出了定量的判断。