单负双负磁导率和电容率介质中的Goos-Hnchen位移

推导了Goos-Hnchen位移的表达式,讨论了光线从双正介质(电容率ε>0,磁导率μ>0)或双负介质(ε<0,μ<0)中入射到双正介质、双负介质或单负介质(ε>0,μ<0或ε<0,μ>0)界面的Goos-Hnchen效应.     

单轴各向异性左手介质表面的Goos-H(a)nchen位移

分析了单轴各向异性左手介质表面的Goos-H(a)nchen位移,分别给出了光轴与两种介质的界面垂直和平行情形下的Goos-H(a)nchen位移解析表达式,并分析了Goos-H(a)nchen位移产生的条件以及位移的正负情况.还采用菲涅尔近似的方法给出了临界角附近的Goos-H(a)nchen位移表达式,结果表明临界角附近的Goos-H(a)nchen位移是入射光的束腰半径和入射角的函数,并且给出了临界角入射时Goos-H(a)nchen位移的较为简洁的近似表达式,这样就在整个角度的取值范围内都给出了Goos-H(a)nchen位移的表达式.     

单轴各向异性左手介质表面的Goos-H?nchen位移

分析了单轴各向异性左手介质表面的Goos-H?nchen位移，分别给出了光轴与两种介质的界面垂直和平行情形下的Goos-H?nchen位移解析表达式，并分析了Goos-H?nchen位移产生的条件以及位移的正负情况.还采用菲涅尔近似的方法给出了临界角附近的Goos-H?nchen位移表达式，结果表明临界角附近的Goos-H?nchen位移是入射光的束腰半径和入射角的函数，并且给出了临界角入射时Goos-H?nchen位移的较为简洁的近似表达式，这样就在整个角度的取值范围内都给出了Goos-H?nchen位移的表达式. 关键词： Goos-H?nchen位移 左手介质 单轴各向异性 临界角     

一维光子晶体中亚波长缺陷膜对Goos-H(a)nchen位移的调制特性

利用传输矩阵法分析一维光子晶体中亚波长缺陷膜对缺陷模频率处Goos-H(a)nchen位移的调制特性,讨论了亚波长缺陷膜的厚度、磁导率及介电常量对一维光子晶体缺陷模频率处的Goos-H(a)nchen位移的影响.研究发现:一层几何厚度极小的亚波长薄膜即可非常灵敏地调制一维光子晶体缺陷模频率处Goos-H(a)nchen位移的位置及其大小;并且当亚波长缺陷膜为左手材料时,Goos-H(a)nchen位移随亚波长缺陷膜物理参量的变化趋势与普通右手材料时的情形完全相反.     

非常偏振光在单轴晶体表面的全反射分析

利用透射波函数和由菲涅尔公式求解反射相位差并对其求导的方法,分析了非常偏振光在单轴晶体表面发生的全反射现象,求解出晶体光轴在入射面内时,非常偏振光从各向同性介质入射到晶体和从晶体出射到各向同性介质两种情况的隐失波穿透深度和Goos-Hnchen位移的一般表达式。通过计算机模拟给出了单轴晶体为方解石和水晶情况时的穿透深度和Goos-Hnchen位移图像。结果表明,对于不同的晶体,光轴的取向对穿透深度和Goos-Hnchen位移的影响是明显不同的,若选取合适的晶体、光轴取向和入射角,可以得到较大的隐失波穿透深度和Goos-Hnchen位移。     

双负介质对光子晶体透射能带谱的简并效应研究

利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究双负介质对一维光子晶体透射能带谱的影响。结果表明:当C介质由双正介质变成双负介质时,光子晶体(CBAABC)n的禁带、能带和光子晶体(AB)m(CBAABC)n(BA)m的透射峰均出现明显的简并现象,即前者相邻多禁带和多能带结构简并为较宽的单禁带和单能带结构,后者的透射峰由2n+1条简并成2n-1条;当双负介质C的光学厚度负值减小时,光子晶体(AB)m(CBAABC)n(BA)m的透射峰向禁带中心靠拢,出现简并趋势。双负介质对光子晶体透射能带谱的简并效应,为光子晶体设计光学滤波器件、光学开关等提供参考。     

一维光子晶体中亚波长缺陷膜对Goos-Hnchen位移的调制特性

利用传输矩阵法分析一维光子晶体中亚波长缺陷膜对缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的调制特性,讨论了亚波长缺陷膜的厚度、磁导率及介电常量对一维光子晶体缺陷模频率处的Goos-Hnchen位移的影响.研究发现:一层几何厚度极小的亚波长薄膜即可非常灵敏地调制一维光子晶体缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的位置及其大小;并且当亚波长缺陷膜为左手材料时,Goos-Hnchen位移随亚波长缺陷膜物理参量的变化趋势与普通右手材料时的情形完全相反.     

异向介质材料的非线性研究进展

异向介质材料是由人工设计构造的、具有特异电磁特性的材料。其中同时具有负的介电常数ε及磁导率μ的称为左手材料或双负材料;仅有负的介电常数ε或负的磁导率μ的称为单负材料。本文介绍了实现异向介质材料及其非线性特性的方法,重点综述了异向介质材料中SH产生、光孤子传输、波混频效应等方面的研究进展。     

一维光子晶体中亚波长缺陷膜对Goos-Hnchen位移的调制特性

      利用传输矩阵法分析一维光子晶体中亚波长缺陷膜对缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的调制特性,讨论了亚波长缺陷膜的厚度、磁导率及介电常量对一维光子晶体缺陷模频率处的Goos-Hnchen位移的影响.研究发现：一层几何厚度极小的亚波长薄膜即可非常灵敏地调制一维光子晶体缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的位置及其大小;并且当亚波长缺陷膜为左手材料时,Goos-Hnchen位移随亚波长缺陷膜物理参量的变化趋势与普通右手材料时的情形完全相反.     

异向介质材料的非线性研究进展

异向介质材料是由人工设计构造的、具有特异电磁特性的材料。其中同时具有负的介电常数ε及磁导率μ的称为左手材料或双负材料;仅有负的介电常数ε或负的磁导率口的称为单负材料。本文介绍了实现异向介质材料及其非线性特性的方法,重点综述了异向介质材料中SH产生、光孤子传输、波混频效应等方面的研究进展。     

基于高介电常数基板和金属结构负折射材料的设计,仿真与验证

通过将单回路镜像对称开口金属环结构印制在高介电常数基板上,实现了一种金属含量比传统负折射材料更少,"双负"通带比全介质负折射材料更宽的负折射材料.分析了高介电常数基板产生负介电常数以及"双负"通带形成的机理,通过仿真实验分析了影响"双负"通带的因素.通过制作样品验证了这一机理实现"双负"的可行性,理论分析与实验结果都表明这种方法可实现较宽频段内的"双负"通带. 关键词： 负折射材料 负介电常数 负磁导率 介质谐振器原理     

Effective permittivity and permeability of one-dimensional dielectric photonic crystal within a band gap

We take a finite dielectric photonic crystal as a homogeneous slab and have extracted the effective parameters. Our systematic study shows that the effective permittivity or permeability of dielectric photonic crystal is negative within a band gap region. This means that the band gap might act as ε-negative materials （ENMs） with ε 〈 0 and μ 〉 0, or μ-negative materials （MNMs） with ε 〉 0 and μ 〈 0. Moreover the effective parameters sensitively rely on size, surface termination, symmetry, etc. The effective parameters can be used to design full transmission tunnelling modes and amplify evanescent wave. Several cases are studied and the results show that dielectric photonic band gap can indeed mimic a single negative material （ENM or MNM） under some restrictions.     

电磁超材料中负磁导率对负介电常数的影响

为深入了解电磁超材料中物质间相互作用关系,理论分析了金属导体线阵列宏结构嵌入单负磁导率媒质中时其等效介电常数的变化特性。数值计算和电磁仿真方法相结合,讨论了单负磁导率媒质和单负介电常数媒质的相互作用关系,提出了减小其相互作用的解决方法。仿真结果显示:将金属线阵列直接嵌入到单负磁导率媒质中时,电磁超材料传输特性在整个频段内为传输禁带;将金属线裹附一层绝缘材料后,传输禁带变为传输通带,这表明金属线阵列和单负磁导率媒质之间必须加入一种绝缘材料才能合成双负的电磁超材料。     

线性负电阻构成的新型LC振荡演示器

提出了利用负电阻电路作线性临界补偿构成的LC振荡电路形式,该电路用于电磁振荡演示具有起振容易,输出波形标准,演示直观等优点。     

一种扩展方形环异向介质结构的设计

为拓宽异向介质结构的带宽和维数,在方形环结构的基础上,提出了一种异向介质的交叉网状结构的设计,并对其介电常数和磁导率的频率特性进行了计算机仿真。研究结果表明,该结构在特定的频段内表现出了明显的负折射特性,与传统的裂环谐振器相比,新结构的结构对称、具有更宽的响应带宽和三维各向异性等特点。     

THz频段单面左手材料的设计及仿真研究

本文运用等效参数提取方法验证了双线螺旋结构在不同频率处不仅能够实现负的磁导率, 而且可以实现负的介电常数. 在电磁波平行和垂直入射到双线螺旋结构表面两种情况下, 发现其负介电常数的形成机理相同. 以往的单面左手材料的研究仅仅局限于微波波段, 通过改进双线螺旋结构, 在THz频段设计出一种新型单面左手材料, 同时利用LC等效电路解释了其设计原理. 一般的左手材料是由刻蚀在基板两侧的电谐振器和磁谐振器组合而成的复合结构, 与这些复合结构相比, 这种新型单面左手材料具有低损耗, 结构简单, 易于加工等优点.     

Statistical mechanics of two-dimensional vortices

Equilibrium statistics of a cluster of a large number of positive two-dimensional point vortices in an infinite region and the associated thermodynamic functions, exhibiting negative temperatures, are evaluated analytically and numerically from a microcanonical ensemble. Extensive numerical simulations of vortex motion are performed to verify the predicted equilibrium configurations. An application of Kubo's linear response theory is used to study the nonequilibrium situation that results from placing a cluster, of vortices in a weak external velocity field, such as that produced by a distant vortex cluster. The weak field causes the cluster to grow in size as if there were an effective positive eddy viscosity. When a number of clusters interact, the effect is for each to grow while the distances between them decrease with time. The latter effect is an exhibit of negative viscosity. The application of this to the motion of the atmosphere is discussed.Supported in part by National Science Foundation Grant GK-40263.Advanced Study Program, National Center for Atmospheric Research (sponsored by the National Science Foundation).     

含单负介质层受阻全内反射结构的光子隧穿现象研究

利用稳定相位理论得到了光子穿越含单负介质层受阻全内反射结构的隧穿时间以及光子穿透光学势垒后产生的横向位移.分析结果表明，当势垒为单负介质时，光子隧穿可能表现出负的隧穿时间和负的横向位移.隧穿时间和横向位移存在Hartman效应，使得光子隧穿过程具有超光速性质.此外，基于TM波和TE波通过负介电常数介质和负磁导率介质势垒产生的横向位移的方向正好相反，得到了一种有效的区分两类单负介质的方法. 关键词： 光子隧穿 负折射 单负介质 超光速     

异向介质研究进展

介绍了异向介质的研究进展,其中包括基本理论的深化研究,介质新电磁特性的研究,一些新型结构的设计、仿真、实验、制作方法及其各自的优缺点,以及在波导、天线、微波器件等各个领域的应用.     

负阻二阶动态电路的实验分析

对R≤0时的RLC串联二阶电路的动态过程进行了理论分析和实验验证,明确了RLC串联电路在负阻状态下电路动态过程的变化规律。