异向介质谐振响应的Floquet模分析

将开口谐振环单元的场分布利用Floquet模展开,从电磁波传播角度揭示了凋落模引起异向介质谐振响应的事实.数值计算了任意平面电磁波照射下异向介质的传输特性.研究表明,对于来自主平面上的垂直或平行极化的入射波,具有相同极化方式的Floquet透射模将发生谐振,并且磁谐振和电谐振将随着入射角的不同而改变.而对于来自其他入射平面的电磁波,两种极化的Floquet透射模将共同发生谐振. 关键词： 开口谐振环 异向介质 Floquet模 谐振     

加载异向介质非辐射介质波导中的慢波传输及应用

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有开口谐振环结构非辐射介质波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型非辐射介质波导中的传输速度能够减慢,甚至达到零速度.对于波导中的能量关系也进行了分析,研究表明,在一定情况下,慢波传输将引起功率流动的增强.这些特性使得此新型非辐射介质波导更能满足小型化的设计要求. 关键词： 开口谐振环 异向介质 非辐射介质波导 慢波传输     

二维各向同性异向介质负折射特性仿真验证

提出了一种工作在C波段的二维各向同性异向介质，相比于以往的二维异向介质，它除了具有二维各向同性的优点外，还具有带宽更宽，单元结构的尺寸更小，构造也更简单的特点.通过分别仿真验证异向介质的双负特性和负折射特性最终肯定上述异向介质的存在. 关键词： 各向同性异向介质 宽频带 小单元 双负特性     

含有异向介质H形波导的特性研究

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有异向介质H形波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型导波结构中的相速度能够减慢,并且会引起功率流动的增强.在一些情况下,纵剖面磁波型和纵剖面电波型将出现传播常量随频率增高而减小的异常高次模式.而在其它情况下,利用双各向异性效应可以有效减少纵剖面磁和纵剖面电波型的高次模漏波现象.尤其当异向介质取得单负参量时,此新型导波结构将能够完全抑制高次模漏波的出现.     

法拉第手征介质反射电磁波的极化特性研究

从麦克斯韦方程出发严格推导了均匀介质与法拉第手征介质交界面处电磁波反射公式.通过解析的方法讨论了不同极化状态下反射电磁波的极化特性与法拉第手征介质电磁参数之间的关系.针对部分具体实例进行了计算,计算结果与理论预测相符合. 关键词： 法拉第手征介质 反射电磁波 极化特性     

有耗异向介质层覆盖普通介质圆柱电磁特性的研究

研究了线电流源平行放置在有耗异向介质层覆盖的无限长介质圆柱附近模型的电磁特性.首先,提出电磁模型并给出此电磁模型的精确解.其次,利用精确解进行数值计算,得到不同电磁参数情况下该电磁模型的近场分布图形,并通过方向性系数和归一化辐射阻抗研究其远场特性.由于有耗异向介质的负折射特性和损耗的同时作用,相比于无耗异向介质层以及有耗普通介质层,得到了有耗异向介质层覆盖普通介质圆柱模型在近场和远场特性上极为不同的电磁特性. 关键词： 线电流源 异向介质 方向性系数 辐射阻抗     

含有异向介质H形波导的特性研究

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有异向介质H形波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型导波结构中的相速度能够减慢,并且会引起功率流动的增强.在一些情况下,纵剖面磁波型和纵剖面电波型将出现传播常量随频率增高而减小的异常高次模式.而在其它情况下,利用双各向异性效应可以有效减少纵剖面磁和纵剖面电波型的高次模漏波现象.尤其当异向介质取得单负参量时,此新型导波结构将能够完全抑制高次模漏波的出现.     

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.     

一种新型异向介质设计及实验验证

本文提出了工作在X波段的单面双S型异向介质结构,在仿真、实验两个方面对这种新型异向介质的异向特性进行了验证.实验和仿真结果均表明,这种新型的异向介质结构在这一工作频率下具有负折射特性.这种新型的异向介质具有两个优势:更加便于制造和便于添加可控器件使单面异向介质成为可控异向介质.     

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.     

利用电磁左手材料调控电磁波的偏振反转

通过各向异性的电磁介质板的反射,电磁波的偏振状态可以被任意地调节,在特定的条件下甚至可以完全反转.本文在微波测量系统的基础上设计了一个测量偏振反转的实验,在特定的频率观测到了偏振反转的极大值.另外还提出了一个提高偏振反转率的方案并通过实验验证了其有效性.通过转移矩阵方法计算得到了偏振反转的理论结果并与实验结果进行了对比.     

电磁波极化的应用

极化是电磁波的一个重要参量,是电动力学、电磁场与电磁波课程教学中的重点内容之一.系统介绍电磁波极化这一概念在通信、雷达和抗干扰等方面的应用,即利用电磁波极化实现无线电信号的最佳发射和接收,利用极化提高通信容量,探讨了电磁波极化在雷达目标识别、检测、成像以及抗干扰中的应用.     

超常介质中光轴任意取向时电磁波传播的反常现象研究

当电磁波的传输轴和各向异性超常介质的光轴成任意夹角时,发现在界面处可以产生反常全向全反射和反常负折射现象.导出了电磁波的入射角和能流折射角之间的函数关系,根据此关系可方便地选择合适的介电张量和磁导率张量,使特定入射角所对应的折射是正或是负.此外,发现当入射角小于某一角度时,尤其在垂直入射附近时,透射率最小甚至为零;基于这一特性,提出了一种新型的薄片型高通空间滤波器的构想,和传统的空间滤波系统相比,可以大大减少滤波系统的体积;这一特性也可用于构造空间低频反射器件. 关键词： 超常介质 各向异性 反常传播 空间滤波     

基于双环开口谐振环对的平面周期结构左手超材料

通过理论分析和实验仿真,研究了用双环开口谐振环对（double split-ring resonator pairs,DSRRP）实现平面左手超材料的原理,用等效电路理论解释并描述了其负介电常数和负磁导率的产生机理,并对DSRRP在3维左手超材料设计的应用进行了探索性研究.结果表明,DSRRP可以实现小尺寸的平面左手超材料,此外,DSRRP还可以作为用以实现3维左手超材料负磁导率的3维各向异性磁超材料. 关键词： 双环开口谐振环对 平面左手超材料 3维磁超材料     

Structure and properties of electromagnetic metamaterials

Metamaterials are artificial materials structured on a subwavelength scale to provide electromagnetic properties beyond those available in nature. Progress in this young field has been startlingly swift. The last year alone has seen the realization of the first optical negative‐index metamaterials and the constructon of two very striking metamaterial‐based devices: an invisibility cloak and a far‐field lens capable of subwavelength imaging. Here, I review these developments and the key concepts that made them possible.     

平面电磁波的表示及偏振旋转方向的判定

在给出平面波偏振旋转方向定义的基础上写出电磁波的几种表示方式，并以其中某些量的性质来判断波的偏振旋转方向。在物理教学中也可体现出这种定义的优越性。     

等效零折射率材料微腔中均匀化腔场作用下的简正模劈裂现象

研究了零折射率材料微腔中人造原子与腔模的相干耦合现象.首先通过数值模拟的方法研究了在二维光子晶体微腔中填充阻抗匹配的零折射率材料后腔模的场分布.结果表明零折射率材料的引入使得原本以驻波场形式存在的腔模分布在整个微腔中变得近似均匀且值最大.其次,将人造原子放入腔中的不同位置并与腔模耦合,结果从频谱上观察到腔模的劈裂与人造原子在腔中的位置无关.最后,利用微波实验,通过开口谐振环等效的人造原子与一维复合左右手传输线等效的零折射率材料微腔之间的耦合验证了仿真结果的准确性.该结果为腔量子电动力学中量子点对位难的问题提供了新的方案,同时零折射率材料微腔也为今后研究原子与光子之间的相互作用提供了一个新的平台.     

基于超材料的中波红外宽带偏振转换研究

基于硅纳米块阵列和亚波长金属光栅,硅纳米块长轴与金属光栅夹角为45°,本文设计了一种高效、宽带偏振转换结构.模拟计算表明该结构实现了线偏振光90°旋转,在3.4—4.5μm波段偏振转换率大于60%,在3—5μm光谱范围内的转换对比率大于10~4.由于该结构光学性能优异,制备难度低,可以应用于光传输控制.     

非线性偏振旋转中偏振控制器方位角的研究

提出一种基于Jones矩阵的非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型, 对偏振控制器波片方位角的描述具有物理意义清晰的优点. 数值仿真得到均方根宽度为0.28 ps的超短脉冲, 时域对称且振幅稳定. 搭建了非线性偏振旋转锁模光纤激光器, 系统可以自启动, 得到了重复频率为67.35 MHz的锁模脉冲输出. 数值仿真和实验结果都表明偏振控制器两个波片的方位角α₁和α₂都具有周期性, 周期分别为180°和90°. 由于随机双折射的影响, 实验测得的波片方位角调谐范围比数值仿真的结果小, 这一点通过在数值仿真模型中加入随机双折射的作用而得到证明.