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。     

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。     

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。     

源嵌入正折射率传输线介质板内的倏逝波和成像特性

 提出了点源嵌入正折射率介质板进行亚波长成像的新方法,分析了位于负折射率媒质里的正折射率介质板内外的电压倏逝波和电压传播波分布。正和负折射率媒质分别由2维未加载传输线和2维加载电感、电容传输线网络组成。微波电路和数值仿真结果都显示由于板内增大的倏逝场,在正折射率介质板的两个界面附近出现了很大的电压幅度,该结果证实了该正折射率介质板透镜能够恢复电压倏逝波,从而提高像的分辨率。     

Fermat原理在左手媒质中的推广

 在考虑左、右手媒质定义对比基础上，定义了广义折射率，并对Fermat原理的表述进行了推广。从电磁理论出发，得到了折射率的具体表示。广义的折射率可以通过媒质电参数有效地表现理想及人工复合左、右手媒质中折射的负正特性。以此所得理论可以有效描述由左、右手媒质所共同构成的折射率可变的混合稳态电磁或光学传输系统。讨论了折射率的高频形式，并对负折射现象进行了讨论。     

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     

利用布儒斯特角测定透明薄膜的折射率

本文以光波在分层媒质中的传播理论及布儒斯特角原理为基础讨论了均匀媒质薄膜的折射率测量，为均匀媒质薄膜折射率的测量提供了一种简单的方法。     

光在有缺陷存在的斐波那契准晶中的透射特性

利用传输矩阵方法,模拟研究了FC(N)准晶链排列的多层介质膜中存在不同缺陷情形时,光在其中传播的透射规律.结果表明,当Fibonacci准晶中存在缺陷时,引入了缺陷模,而且其缺陷模具有与自身结构相关的特点.还进一步模拟研究了存在负折射率吸收缺陷媒质时的FC(N)准晶链的透射系数,出现了共振透射率大于1的情形.同时还研究了负折射率缺陷媒质的虚部对禁带中共振透射峰大小的影响,发现并不是所有引入负折射率吸收缺陷媒质的准晶都会出现共振透射率大于1的现象.     

负折射率介质层中光波的相位和传输特性研究

针对在理解负折射率材料中光波的传播特性时相位的特殊性质 ,详细分析推证了负折射率介质中折射率、波矢k的大小和方向、空间坐标系以及波相相位互之间的关系。分析结果表明负折射率介质层中的波矢k的反常取向是由于其标量值为负 ;在统一的坐标系下 ,由该标量值参与数值计算和分析 ,k则由标量值和单位矢量k0 (k0 >0 )共同决定 ,而不必再考虑左、右手系的区别。在此基础上依据电磁场理论推导了光波在负折射率介质层中的传输矩阵 ,用以分析含有负折射率介质层的复杂薄膜系统的光学性质。初步计算结果显示含有负折射率介质层的膜系对TE和TM波的光谱特性都有显著改变     

双负媒质结构改善Ku波段天线辐射特性

基于负介电常数和负磁导率产生原理,采用金属细线和裂环谐振器结构,针对12.5 GHz频率开展双负媒质结构设计。通过特殊边界条件下S参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法,完成等效参数的提取,获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值,且折射率接近于0的左手材料特性。将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化,提高天线增益2.17 dB,在11~13 GHz频带范围内,加载天线的增益均有所改善。实验结果表明,口面加载双负媒质结构后,天线增益提高1.51 dB,后向辐射减小5.7 dB,辐射特性获得了明显改善。     

Electromagnetic wave propagation from a point source in air through a medium with a negative refractive index

Refraction of an electromagnetic wave from a point source to a medium with a negative refractive index is considered. An electric Hertz dipole that is located in air and directed parallel to a plane interface is considered as the point source. It is rigorously shown that the electromagnetic radiation propagated from the dipole into the medium with the negative refractive index is focused within a certain region in this medium. The sizes of the focusing region are determined. As a result, it is pointed out that the diffraction limit cannot be overcome by using homogeneous materials with negative refractive indices.     

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.     

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.     

界面折射率不一致对显微成像穿透深度的限制

在运用共焦显微术及低相干显微成像术等进行光学断层成像时,要将光束聚焦到样品内部以便实现光学断层成像,然而由于生物组织等的折射率与盖玻璃以及浸液不同,因而会引入很大的球差,从而使入射电磁波发生畸变.分析了由于多层折射率不一致而引入的球差的大小,并运用所得的公式计算了折射率不一致对光在样品中穿透深度及焦面附近光场分布的影响.     

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.     

一种设计Metamaterials结构的新思路

Metamaterials因其在特定频段内同时满足负的介电常数和负磁导率而具有与常规介质不同的电磁特性,该电磁特性与Metamaterials的结构密切相关。分析了线环结构的结构参数与其电磁特性的关系,在此基础上提出了一种方形环结构设计。仿真结果表明,方形环结构可以同时满足负的介电常数和负磁导率,具有负折射特性,而且具有比线环结构更宽的带宽。     

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...     

Complex conjugate media: Alternative configurations for miniaturized lasers

We show that complex conjugate materials, in which the ratio of the complex electrical permittivity and the complex conjugate magnetic permeability is real, are characterized by a real refractive index and thus allow non-attenuated propagation of electromagnetic waves. Although complex conjugated media obey the same Snell law as common right-handed non-magnetic materials with the same refractive index, they differ from the latter through the reflection and transmission coefficients of electromagnetic waves. The complex conjugate materials could have important applications in miniaturized optical amplifiers and lasers.