左手介质中电磁波的传播速度

在同向介质中,电磁波的群速度一般是能量传播的方向,并且电磁波的相速度和群速度在大部分情况下都满足瑞利关系.为了研究左手介质的电磁特性,本文从理论上导出了左手介质中电磁波的相速度、群速度及其关系,得出左手介质中电磁波的群速度为负,并介绍了左手介质的一些应用前景.     

Left-handed chiral metamaterials

In this work, the concept of left-handed chiral metamaterials is analyzed by emphasizing their optical ability on the rotation of the plane of polarization of a wave. The possibilities of a negative phase velocity, negative and positive propagation constants, and basic electromagnetic properties of this novel medium are also presented. After the characterization of left-handed chiral metamaterial, we provide a reflection and transmission study for two planar boundaries of nonchiral-left-handed chiral metamaterial for normal angles of incidence. Some numerical results are also provided to validate the formulation found in the analysis and to show the role of the chirality in the propagation constants, phase velocities, reflection and transmission.      

相速和群速的演示实验

本文介绍了演示相速和群速的演示实验装置和方法。     

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.     

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     

正负折射率材料组成的半无限一维光子晶体的反射率

计算了由正负折射率材料交替生长形成的半无限一维光子晶体的反射率,发现在带隙中,反射率等于1,在通带内,半无限结构的反射率是有限层结构迅速振荡的反射率平均的结果. 当该结构中正负折射率材料的光学厚度相互抵消时,会出现零平均折射率能隙.解析地证明了该结构零平均折射率附近的能隙几乎不随入射角度和偏振情况变化,而且跟晶格常数的标度无关. 关键词： 半无限光子晶体 反射率 负折射率     

Frequency bands of negative refraction in finite one-dimensional photonic crystals

We have discussed theoretically the negative refraction in finite one-dimensional (1D) photonic crystals (PCs) composed of alternative layers with high index contrast. The frequency bands of negative refraction are obtained with the help of the photonic band structure, the group velocity and the power transmittance, which are all obtained in analytical expression. There shows negative transverse position shift at the endface when negative refraction occurs, which is analysed in detail.     

超声波在液体中相速与群速的测量

简要叙述了相速与群速的定义,并用实验测量了超声波在不同液体中的相速与群速.     

不对称左手介质平板波导模式特性分析

对不对称左手介质平板波导的几个低阶的TE模和TM模进行了数值计算,得到了模式特征方程,分析了归一化传播常数β/k_0随平板厚度d变化的色散关系,作出了模式的电场E_y(x)分布．在左手介质平板波导中,每一模式都有截止点, TE_0模和TM_0模不出现,在我们给出的特定的介质参数下,TE_1模和TM_1模不能和其他高阶模式共存,其归一化传播常数β/ k_0随k_0d的增加而减小．给出的结果对左手介质元器件的研究有实际的参考意义．     

左手材料与非线性光学材料界面处的内光学双稳态

从理论及数值上研究了左手材料与传统非线性材料界面处的电磁波性质。发现在界面处出现一种新的现象——光学双稳态。入射光强、入射角以及左手材料与非线性材料的磁导率比值强烈的影响光学双稳态的行为。比较了不同的电磁模式对双稳态行为的影响。结果表明在相同的参数下，TE模式比TM模式更容易获得光学双稳态。     

负折射率材料对Casimir效应的影响

研究了负折射率材料介质板间的Casimir效应.对于负折射率材料中由Drude-Lorentz型色散关系描述的介电常数和磁导率，色散曲线中负值频带的曲线结构由各色散吸收参数所决定，色散曲线负值频带宽度和负区域的深度等性质的变化影响了介质材料板的反射特性，进而对两材料板间的Casimir效应强弱起着重要的作用.     

反常色散介质“超光速”现象研究的新进展

文章介绍了王力军等人的光脉冲在反常色散介质传播实验的测量结果，说明了实验测量的不完全性，因而它不能在是否超光速的问题的答案，文章还介绍了近一年来相应的理论研究工作，文章作者依据物理概念和理论研究结果论证了该实验所得的负群速度本身并不超光速；如果把负群速度看成是某种能量的传播那私超光速出现在负群速度开始时间间，因而它是超距作用，违反能量守恒或动量守恒，因此，负群速度只是表观速度，能流的研究结果也证明了这一点。这就是说，该实验并没有观察 到超观察到超光速传播。     

同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料

基于用一种结构同时实现材料介电常数和磁导率为负的思想，提出了H型结构单元左手材料模型.采用矩形波导法测试表明，H型结构单元在微波频率范围出现左手透射峰，并且可以由参数t对左手特性区域进行调控.同时利用相位法、棱镜折射法和散射参量法从实验和理论证明了在左手透射峰区域材料的折射率为负值，介电常数和磁导率亦同时为负.相对由金属开口谐振环与金属线两种结构组合实现的左手材料，H型结构集磁谐振与电谐振于一体，结构简单、制备方便，对微波器件左手材料表现出更多的优越性.     

负折射材料的非寻常折射

负折射材料是近年来研究人员关注的新型材料,与常规材料相比,它有许多非寻常的表现,特别是光的折射,用惠更斯原理解释了负折射材料的折射规律,并分析了负折射材料制作的一些常用光学元件与传统材料制作的相应光学元件的不同作用。     

Characterization of a planar NID chiral interface under negative and/or positive phase velocity conditions

Using positive and/or negative phase velocity conditions, characteristics of a planar non-integer dimensional (NID) chiral interface are explored for specific values of NID parameter. For this purpose, discussion is divided into four cases. It is noted how characteristics of the interface changes when the situation is changed from one case to another. Impact of variation of NID parameter on the reflected power is also noted for each case.     

一维负磁导率材料中的缺陷效应

理论和实验已经表明，金属开口谐振环（split ring resonators,简称SRR）可以实现材料的有效磁导率μeff在某一频率范围内为负.采用波导法实验研究了不同几何尺寸的六边形SRR在X波段微波作用下的近邻相互作用.实验发现，相同尺寸的六边形SRR周期性排列而成的一维负磁导率材料存在一个谐振频率；当缺陷谐振环引入一维负磁导率材料时，主谐振频率和缺陷环谐振频率同时发生移动；主谐振频率和缺陷环谐振频率的移动量随缺陷与双环谐振频率之差的增加而减小，当缺陷环谐振频率与双环谐振频率接近时，环间的相互作用增强，频率的移动量增大. 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

二维负磁导率材料中的缺陷效应

研究了以金属铜六边形开口谐振环为基元的二维负磁导率材料的缺陷效应.利用电路板刻蚀 技术制备了二维负磁导率材料样品.采用波导法测量了点缺陷和线缺陷对二维负磁导率材料X 波段(8—12GHz)微波透射行为的影响.实验发现，无缺陷的二维负磁导率材料样品存在一个 谐振频率，在稍大于该谐振频率的极窄区域内表现为负磁导率.点缺陷和线缺陷SRR的引入导 致材料主谐振峰的强度下降、谐振频率发生移动，品质因数Q显著下降.缺陷的存在破坏 了材料的周期性结构，从而引起其谐振峰的谐振强度和谐振频率发生变化.缺陷效应的研究 不 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

A wide band left handed material with high transmission

In this study, we propose guidelines to optimize the transmission and bandwidth of left handed materials (LHM) composed of two-dimensional lattice of metallic wires interleaved with double split ring resonators (SRRs). Several LHM structures are fabricated to test the proposed rules of design and operate between 7 and 14 GHz. In a first step, we show that adding extra SRR layers within each period of wire layers (i.e. interleaving the wire lattice with several SRR lattices) increases the transmittance of the material. In a second step, we demonstrate that adding extra SRR layers in a non-equidistant manner (i.e. inserting several SRR lattices shifted one another by different distances) widens the LHM frequency bandwidth. The results of experimental characterization are found to be in excellent agreement with theoretical predictions. A LHM behavior is obtained in a wide frequency band of 1 GHz around 8.2 GHz with a transmission of −1.2 dB measured at resonance. The negative refraction of the material is verified from measurements at oblique incidence.     

负折射指数物质中金属线对电磁波的影响

构造两种结构负折射指数物质(NRM)，利用数值模拟计算两种结构的S参数.由于这种结构尺度比波长小，为精确利用有限积分技术(FIT)进行模拟.通过对这两种结构中金属线位置变化对金属谐振频率影响进行模拟，最后得出由于金属线与谐振环耦合，金属线对称破缺影响谐振环谐振频率和通带，并对等效负折射指数为负的频带产生影响. 关键词： 负折射率 左手物质 通带 金属线对称破缺