金属平板覆盖负折射率媒质的电磁波反射系数的PLRC-FDTD分析

 推导了负折射率媒质中的FDTD分段线性递归卷积(PLRC)计算式,并将PLRC-FDTD方法用于仿真电磁波与负折射率媒质的相互作用, 计算了金属平板覆盖负折射率媒质层对垂直入射电磁波的反射系数。数值结果表明：负折射率媒质包层可以极大地减少目标的电磁回波能量,碰撞频率越大,振荡频率越小,其吸波性能越好;负折射率媒质碰撞频率、振荡频率及其分布形式是影响反射系数的重要因素。     

高斯波束在双负媒质中的传播特性分析

 提出了一种基于Drude色散媒质模型的2维TM模时域有限差分法，数值模拟了高斯波束从自由空间垂直入射和斜入射到双负媒质(介电常数和磁导率同时为负)平板后的折射现象，并给出了平板内外的电场强度分布。模拟结果显示：垂直入射时，双负媒质平板对高斯波束具有汇聚作用，通过改变媒质的折射率，可以控制高斯波束通过组合平板的传播时间而不发生衰减；斜入射时，折射波束与入射波束均位于法线的同一侧，高斯波束在双负媒质与空气交界面处发生了负折射。     

高频条件下运动边界的电磁场边界条件

在狭义相对论的基础上,对运动媒质界面的高频电磁特性进行了分析,给出了广义折射以及频率的特性关系. 关键词： 运动媒质界面 相对性 广义折射 频率     

转移矩阵法在负折射率介质材料平板波导中的应用研究

利用严格电磁理论,推导出了适用于负折射率介质材料光波导的转移矩阵,分析讨论了转移矩阵的性质和应用.利用转移矩阵方法,推导出导波层为负折射率介质材料、覆盖层和衬底为右手材料的三层对称介质光波导的本征色散方程.用图解法研究了负折射率介质波导中TE波的异常色散特性.在负折射材料介质波导中没有零阶模,最低阶为1阶模,并且有截止频率,只有波导参量满足一定条件的时候才会存在,导模的横向波数可以为实数和纯虚数,而正折射率介质波导导模的横向波数只能为实数.     

负折射率介质测试装置设计与测试

为深人了解负折射率媒质的奇异传输特性,基于斯涅耳折射原理,设计并加工了一种用于测试X波段((8.2-12.4GHz),以亚铁磁材料为基体,内嵌金属线阵列宏结构的负折射率介质样品折射特性的实验装置.分别测试了楔形石蜡样品和楔形负折射率介质样品在波段的折射特性,对石蜡样品测试结果的分析证明了该折射特性测试装置的有效性,对负...     

负折射率材料对产生Casimir排斥力的影响

研究了负折射率材料对产生Casimir排斥效应的影响. 两材料板间的Casimir排斥力的发生取决于两板以及其间媒质的电磁特性,通过理论与数值结果的分析研究给出电磁特性所影响排斥力的产生趋势. 对于由Drude-Lorentz型色散关系描述等效介电常数和磁导率的负折射率材料,调节各特征频率参数可实现Casimir排斥效应. 关键词： Casimir排斥力 负折射率材料 Drude-Lorentz型色散关系     

负折射率媒质雷达散射特性分析

 从负折射率媒质的本构关系出发,应用分段线性递推卷积(PLRC)方法推导出负折射率媒质中的时域有限差分（FDTD）计算公式,建立了基于分段线性递推卷积的FDTD方法(PLRC-FDTD)。并应用该方法计算了负折射率媒质覆盖导体柱的雷达散射截面,分析了负折射率媒质参数对其雷达散射截面的影响。结果表明,恰当地选择负折射率媒质参数能有效减小目标的雷达散射截面。     

单轴晶体中的负折射现象研究

分析了在各向同性介质和单轴晶体界面实现负折射的最佳条件。计算发现,通过调节光轴角和各向异性参量可以使得负折射现象更为明显,获得最佳光轴角和最大入射临界角。各向异性强的晶体实现负折射的入射角范围可能会很大。讨论了单轴晶体中和负折射率介质中的负折射现象的区别：负折射率介质中的负折射是由负的折射率引起的,单轴晶体中是由于各向异性决定的。同时还发现单轴晶体中的能流负折射现象不能实现Pendry在理论上所预言的完美透镜。     

负媒质模型的时域有限差分法分析

 负折射率媒质是一种人造媒质，在某一微波波段内其介电常数和磁导率同时为负值。对TE模电磁场满足的麦克斯韦方程组进行数值处理，解决了直接利用时域有限差分方法在Yee’s网格下计算负折射率媒质内部场分布时的数值发散问题。通过数值算例，验证了方法的可行性，模拟了负折射率媒质内部及周围的电磁场分布。     

超低折射率特异材料天线

采用金属网格和泡沫材料实现低折射率材料媒质,并对其参数进行了优化,辐射源采用单极天线,制作了样机。利用HFSS电磁仿真软件对应用低折射率材料媒质天线与传统天线的方向性进行了对比研究,并研究了辐射源的参数对定向天线的性能影响。对样机进行了测试,测试结果与仿真结果比较吻合,与传统天线相比较,基于超低折射率特异材料的天线方向性明显提高。因此,选择适当电磁参数的超低折射率特异材料,用于定向天线的设计,可以改变传统天线的设计。     

零平均折射率带隙中离散模的实验研究

通过实验研究了零平均折射率带隙中离散模的传输特性.零平均折射率带隙存在于左手材料与右手材料交替形成的一维光晶体中.在实验中,左手材料与右手材料分别由左/右手复合传输线和右手复合传输线实现.实验结果表明,左手材料与右手材料的色散特性使离散模并没有按照理论上期待的"单点频"传输,而是彻底地覆盖了零平均折射率带隙.由于左手材料在本质上是色散的,因此该实验结论普遍适用于零平均折射率带隙中的离散模,即离散模的出现会使零平均折射率带隙消失.     

微波异常传播中的负折射率问题

给出关于电磁波折射率理论的评述,重点介绍了美国圣迭戈加州大学（UCSD）研究组关于负折射率的实验,该实验证明左手化物质（LHM）确实呈现负折射率。     

左手材料的反射特性与负折射率行为

利用平板波导法研究了不同入射角度下周期排列开口谐振环负磁导率材料、周期排列金属杆负介电常数材料以及左手材料微波反射特性，并利用劈尖法研究了左手材料的负折射特性.实验结果表明：负磁导率材料反射率曲线形成反射峰，其对应的反射峰频率与材料的谐振频率一致；负介电常数材料反射率接近0dB；左手材料出现单个反射较小的反射峰，其峰值反射率随入射角度的增大而变大，即反射能力增强，且反射峰与透射峰有相对频移.劈尖法测量还表明，左手材料在9800MHz频率附近出现负折射现象，其折射率n为-0.796. 关键词： 左手材料 反射 负折射率     

负折射率材料用于表面波传感的特性分析

利用严格电磁理论分析了负折射材料界面上激励表面波的相关特性,证明两种偏振入射都能在负折射材料与正折射材料界面上激发表面波,并推导出了相应表面波的传播波矢和激发条件.针对负折射材料在表面波传感方面的应用,对膜厚选择,偏振态,测量范围,线性度等性能参量进行了具体分析,与传统的金属表面等离子波传感器相比,使用负折射材料在灵敏度相当的情况下,能有效提高线性度,增大测量范围,提高信噪比.     

Numerical Study of Low-Loss Cross Left-Handed Metamaterials at Visible Frequency

We present a numerical study of left-handed metamaterials （LHMs） composed of double cross pairs at visible frequency. The S-parameter retrieval method is adopted to confirm the negative refractive characteristic of this design. Compared with fishnet LHMs~ the proposed cross LHMs have a much lower loss, which will greatly facilitate practical applications. It is also found that, with the same size of resonant cells, the cross LHMs have a higher frequency than fishnet LHMs, which is explained using a simple effective LC circuit model.     

Parametrically shielding electromagnetic fields by nonlinear metamaterials

An analytical theory is developed for parametric interactions in metamaterial multilayer structures with simultaneous nonlinear electronic and magnetic responses and with a near-zero refractive index. We demonstrate theoretically that electromagnetic fields of certain frequencies can be parametrically shielded by a nonlinear left-handed material slab, where the permittivity and permeability are both negative. The skin depth is tunable, and even in the absence of material absorption, can be much less than the wavelength of the electromagnetic field being shielded. This exotic behavior is a consequence of the intricate nonlinear response in the left-handed materials and vanishing optical refractive index at the pump frequency.     

介质层厚对含负折射率介质Bragg微腔的影响

研究了介质层厚对含负折射率介质一维光子晶体Bragg微腔的缺陷模和双稳态的影响.在中心频率附近将传输矩阵各矩阵元采用泰勒级数展开并取一级近似,得到了缺陷模频率与介质层厚的关系式及品质因子公式.研究结果表明：一级近似法能很好地解释中心频率附近介质层厚对缺陷模频率的影响.理想Bragg微腔结构的缺陷模品质因子最大；递增正折射率介质层厚和增大缺陷层介质层厚、递减负折射率介质层厚及同时等量递减正和负折射率介质层厚,均可使缺陷模红移,双稳态阈值降低.     

A point radiator parallel to a plane layer with negative refractive index

Focusing of an electromagnetic wave radiated by a point source and transmitted through a plane layer filled with a medium with negative refractive index is considered. An elementary electric Hertzian dipole located in the air (or vacuum) parallel to the boundaries of the layer is considered as a point source of radiation. It is rigorously shown that, after transmitting through a layer with negative refractive index, the electromagnetic wave of the dipole is focused into a certain domain. The dimensions of the focusing region are investigated. The results of the investigation show that the use of homogeneous materials with negative refraction does not allow one to overcome the diffraction limit.