一种新颖的变异开口谐振环双频带磁谐振特异材料

根据磁谐振等效电路原理,设计出了工作在X波段的基于变异开口谐振环(split ring resonators)结构的新型双频带磁谐振特异材料.由于内外环间具有弱耦合的优越特性,所提出的磁谐振特异材料的两个工作频点可以较为方便地调节.该研究成果为特异材料的多频带、宽带化提供有益的的研究思路和设计方法. 关键词： 磁谐振特异材料 双频带 弱耦合     

对称平面特异材料中的类Fano谐振(英文)

从理论和实验上研究了一种具有C3对称性的平面特异材料中的类Fano谐振模式。该平面特异材料由互补劈裂开口环谐振器(CSRRs)周期排列而成,每个原胞包含3个缝隙,具有三度旋转对称性。当水平偏振的电磁波入射到该结构时,具有高品质因子的类Fano谐振模式可以被激励,透过率频谱上表现为尖锐的谐振峰。该类Fano谐振由单元内3个CSRR局域模式的平面内耦合形成的对称态和反对称态耦合产生,在传感器、滤波器方面有广阔的应用前景。     

由同时具有磁谐振和电谐振结构组成的左手材料

为了在同一结构中同时实现负介电常数和负磁导率(双负),采用一种“巨”字形结构,利用丝网印刷技术在氧化铝基板上进行加工制作,并通过仿真和实验测试证实了这种结构的“双负”特性. 与利用磁谐振器和电谐振器组阵实现左手材料的方法相比,这种单一结构可以同时实现负介电常数和负磁导率,制作方便,等效电路简单,双负频段较宽. 利用丝网印刷技术进行样品的制作,工艺简单,成本低廉. 关键词： 左手材料 磁谐振 电谐振     

基于电谐振单元的超介质吸波材料及矩形波导匹配终端应用研究

针对在自由空间中测试超介质吸波材料的高复杂性及高成本特点, 实验研究了4种由电谐振单元构成的超介质吸波材料在X波段(8–12 GHz)矩形波导里的吸波性能. 实验结果表明, 此4种吸波材料在终端短路的矩形波导里显示出与其在自由空间中相似的吸波性能及吸波机理.据此, 进一步研究了基于超介质吸波材料的矩形波导匹配终端应用. 分析结果显示, 此种新型匹配终端具有结构紧凑、工作频段可简单控制、成本低等优点. 通过展宽超介质吸波材料的吸波频段可设计出宽频带的矩形波导匹配终端. 关键词： 电谐振单元 超介质 吸波材料 匹配终端     

开口谐振环阵列在太赫兹波段的谐振特性实验研究

实验制备了单元尺寸在微米量级的开口谐振环周期阵列样品,测试了其在0.1~2 THz频段的散射系数,验证了不同极化方向的垂直入射可产生单独的电谐振或同时产生磁谐振的传输特性,验证了材料电导率对样品的谐振频率的影响。结合仿真计算结果,得到了等效的负介电常数和负磁导率随频率的变化关系,及其电、磁谐振频率与谐振环单元尺寸增大倍数k的关系曲线。实验和仿真均表明,样品的电谐振频率与1/k线性相关,而磁谐振频率与1/k成正比关系。     

Meta材料谐振行为的因果性研究

分析了横电磁波作用下开口谐振环双各向异性Meta材料,揭示了虚波数引起Meta材料谐振行为的事实.利用Floquet模将开口谐振环周期性结构的场分布展开,从电磁波传播角度得出了凋落模是引起Meta材料谐振行为的原因.对于来自主平面上的入射波,具有相同极化方式的Floquet透射模将发生谐振,并且电谐振和磁谐振将随着入射角的不同而改变.     

太赫兹波段谐振频率可调的开口谐振环结构

开口谐振环(SRRs) 结构可以激励磁谐振, 实现负的磁导率. 提出在SRRs两环间隙内引入相对交错的金属短线, 并研究了金属短线对谐振频率的影响. 结果表明: 随着金属短线数目的增多, 谐振频率显著降低, 同时金属短线的结构参数如长度、宽度及间距也会对谐振频率产生影响. 最后验证了金属短线的引入对减小器件尺寸有明显作用, 且不因介质基底的存在而受到影响. 新型磁谐振单元可为今后超材料的设计及实际应用提供新的参考. 关键词： 左手材料 开口谐振环 太赫兹 小型化     

基于传输线的特异材料

特异材料(metamaterials)是指自然界中不存在的具有奇异电磁特性的人工结构,通常指的是介电常数和磁导率同时为负值的左手材料(left\\|handed materials).自从2002年利用传输线制备左手材料的思想被提出后,人们对基于传输线的特异材料进行了大量的研究.文章着重概述了近年来人们所提出的几种典型的传输线特异材料的结构、制备方法、实现左手性的原理以及各自的特点.     

基于传输线的特异材料

特异材料（metamaterials）是指自然界中不存在的具有奇异电磁特性的人工结构，通常指的是介电常数和磁导率同时为负值的左手材料（left-handed materials）。自从2002年利用传输线制备左手材料的思想被提出后，人们对基于传输线的特异材料进行了大量的研究。文章着重概述了近年来人们所提出的几种典型的传输线特异材料的结构、制备方法、实现左手性的原理以及各自的特点。     

超材料谐振子间的电耦合谐振理论与实验研究

通过将两个金属开口环谐振器口对口地放置, 实现了超材料谐振子间的电耦合谐振. 对电耦合谐振的微波等效电路进行了理论分析和数值计算, 结果表明耦合后的超材料谐振子能产生两个谐振频率, 其中一个随耦合强度的增加逐渐向低频方向移动, 而另一个固定在单谐振子的谐振频率处不变. 微波透射谱的实验测试和电磁仿真结果表明, 两个谐振峰随耦合强度的增加分别向低频和高频方向移动. 分析表明: 低频谐振峰的位置主要是由超材料谐振子间的电耦合强度决定的; 高频谐振偏离单谐振子的谐振频率主要是由不可避免的磁耦合引起的, 而且在耦合间距越小时磁耦合影响越大. 提出的基于超材料谐振子间的电磁耦合实现的双频谐振及其可调性极大地增加了超材料的设计与应用空间.     

A planar left-handed metamaterial based on electric resonators

A planar left-handed metamaterial(LHM) composed of electric resonator pairs is presented in this paper.Theoretical analysis,an equivalent circuit model and simulated results of a wedge sample show that this material exhibits a negative refraction pass-band around 9.6GHz under normal-incidence and is insensitive to a change in incidence angle.Furthermore,as the angle between the arm of the electric resonators and the strip connecting the arms increases,the frequency range of the pass-band shifts downwards.Consequently,this LHM guarantees a relatively stable torlerence of errors when it is practically fabricated.Moreover,it is a candidate for designing multi-band LHM through combining the resonator pairs with different angles.     

基于电磁谐振分离的宽带低雷达截面超材料吸波体

基于超材料的电磁谐振特性, 设计、制作了一种极化无关的宽带低雷达散射截面 (radar cross section, RCS)超材料吸波体. 通过场分布和反演法分析了其吸波机理, 利用波导法和空间波法测试了其吸波率和RCS特性. 理论分析表明: 在平面波的作用下, 该吸波体对某一吸波频率在不同的位置分别提供电谐振和磁谐振, 对不同的吸波频率, 利用不同的介质层提供主要的能量损耗, 从而有效减弱了电磁耦合, 保证了宽频带的强吸收特性. 实验结果表明: 设计的三层结构吸波体吸波率达90%以上的带宽是单层结构的4.25倍, RCS减缩10 dB以上的带宽为5.1%, 其单元尺寸为0.17λ, 厚度仅为0.015λ. 该吸波体的低RCS特性还具有极化无关、宽入射角的特点, 且通过改变吸波体的夹层结构可以实现工作带宽的灵活调节. 关键词： 超材料吸波体 雷达散射截面 宽带 电磁谐振     

Controlling electric field distribution by graded spherical core-shell metamaterials

This paper investigates analytically the electric field distribution of graded spherical core-shell metamaterials, whose permittivity is given by the graded Drude model. Under the illumination of a uniform incident optical field, the obtained results show that the electrical field distribution in the shell region is controllable and the electric field peak’s position inside the spherical shell can be confined in a desired position by varying the frequency of the optical field as well as the parameters of the graded dielectric profiles. It has also offered an intuitive explanation for controlling the local electric field by graded metamaterials.     

Multiband terahertz metamaterial absorber

This paper reports the design of a multiband metamaterial (MM) absorber in the terahertz region. Theoretical and simulated results show that the absorber has four distinct and strong absorption points at 1.69, 2.76, 3.41 and 5.06 THz, which are consistent with `fingerprints' of some explosive materials. The retrieved material parameters show that the impedance of MM could be tuned to match approximately the impedance of the free space to minimise the reflectance at absorption frequencies and large power loss exists at absorption frequencies. The distribution of the power loss indicates that the absorber is an excellent electromagnetic wave collector: the wave is first trapped and reinforced in certain specific locations and then consumed. This multiband absorber has applications in the detection of explosives and materials characterisation.     

基于电磁谐振的极化无关透射吸收超材料吸波体

仿真并实验验证了基于电磁谐振的极化无关透射吸收超材料吸波体, 该吸波体可以实现低频透射和高频吸收.实验测试结果表明, 该吸波体在6.77 GHz 吸收率峰值为83.6%, 半功率带宽为4.3%, 实现窄带强吸收.为进一步拓展该谐振型超材料吸波体的吸收带宽, 利用其低频透射特性, 将两个工作于不同频段的吸波体叠加在一起, 测试结果表明, 复合后超材料吸波体的半功率带宽可以增大到10.9%, 吸收率也略有增强. 该超材料吸波体设计简单, 具有较强的实用性和应用前景. 关键词： 极化无关 透射吸收 超材料吸波体     

三维各向异性超常媒质交错结构的亚波长谐振特性研究

以填充各向异性超常媒质矩形波导中的电磁场解为基础,通过建立与求解填充各向异性超常媒质交错结构的矩形谐振腔的谐振方程,深入研究了三维各向异性超常媒质交错结构的亚波长谐振特性.结果发现,三维各向异性超常媒质交错结构的亚波长谐振条件具有更为多样性的物理解,在固定参数下,其物理解的个数往往超过一个,还针对谐振结构的横向尺寸对亚波长谐振条件的影响进行了讨论.结果表明,随着横向尺寸的减小亚波长谐振条件的物理解数量将逐渐增多直至趋于无穷.这意味着即使超常媒质的本构参数无法控制,仍然可以通过调节谐振结构的横向尺寸来得到亚波长谐振腔. 关键词： 各向异性 超常媒质 交错结构 亚波长谐振