手征负折射平行板波导中模式的新特性

从理论上研究了手征负折射平行板波导中的导模特性,给出了几个低阶导模的色散关系曲线和场分布、功率流分布.发现了一些新的特性:当手征参数较大发生负折射时基模缺失且色散曲线发生下凹;截止频率不再是传统定义中的纵向传播常数为零时所对应的频率,而是导模可以传播的最小频率;波导中存在后向波,总的功率流与波矢方向相反.     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

平面手征结构的旋光度精密测量

基于精密步进电机和光纤光谱仪的光学测试系统,优化设计了一种精确测量手征结构样品旋光度的方案。对手征样品旋光性的理论分析结果表明,由于周期性手征结构样品制作过程中90°旋转对称性被打破,线偏振光经过样品后偏振面旋转角度与入射光的偏振面角度有关。实验测量结果直接证明了理论分析的正确性。利用设计的光学测试系统对采用电子束光刻技术制作的周期性平面手征结构样品进行旋光度测量的结果表明,样品在波长为633nm处具有0.05°的旋光度,很好证明了研制的周期性平面手征结构具有一定的旋光性。     

光子晶体的负折射效应

回顾了负折射介质的研究历史,综述了光子晶体负折射效应的物理机制、研究进展以及目前的主要研究方向,展望了光子晶体负折射效应的应用前景.     

部分填充手征负折射率介质的平行板波导

部分填充手征负折射率介质的平行板波导中电磁波传输的导模特性进行了研究,给出了导模的场分布公式,推导出导模的特征方程.数值计算了导模的色散特性曲线、功率曲线和能流分布,探讨了手征负折射率介质层的厚度、手征参数等对导模特性的影响,发现了导模的一些奇异特性,如存在表面波模、功率流动方向与相位传播方向相反的后向波、功率储存、传播常数三值、模式交叉等现象,还发现此波导中存在电磁波传播的禁带.     

手征负折射率包层光纤的模式特性研究

对手征负折射率包层光纤的导模和表面波模的特性进行了理论研究,导出了模式特征方程,给出了3种不同参数情形下的模式的色散曲线、能流分布和归一化功率随归一化频率的变化关系曲线,并且与负折射率介质光纤和一般手征光纤的模式特性进行了比较.结果发现,其存在两个单模区,在某些频段,表面波模的能流和功率在一般介质的纤芯内为负而在手征负...     

三层手征网格结构的特性研究

首先基于希腊十字型手征结构,提出一种新型的三层手征网格结构,并对该结构的关键几何参数进行了优化选择;随后对新型手征结构的电磁波响应进行了数值模拟,得到结构对于不同频率入射波的透射和反射响应,依据模拟得到的透射反射系数进行反演计算;最后根据反演计算得到的旋光度、椭偏度、介电常数、磁导率和手征参数等结构特性参数分析结构的旋光性和电磁特性。结果表明,这一结构具有比以往类似结构更好的光学特性,为未来这一类型手征结构的应用提供了更加广阔的思路。     

手征等离子体波导理论

本文给出了手征等离子体波导(由在柱形波导中填充手征等离子体材料构成)中横向场量与纵向场量之间的关系式,并给出了纵向场量的求解公式。作为示例,文中具体研究了平行板手征等离子体波导,得到了其中几个低次传播模式的色散特性曲线。     

手征等离子体波导理论

本文给出了手征等离子体波导（由在柱形波导中填充手征等离体材料构成）中横向场量与纵向场量之间的关系式，并给出了纵向场量的求解公式，作为示例，文中具体研究了平行板手征等离子体波导，得出了其中几个低次传播模式的色散特性曲线。     

矩形手征微带天线的辐射特性

本文首先建立了有覆盖层的矩形手征微带天线的数学模型，应用谱域导抗法得到了不同区域中的说域并矢格林函数，借助矢量法数据分析了手征介质的本构和几何参数，以及矩形贴片的几何形状等参量对微带天线的谐振频率和方向图的影响程序，发现了一些有趣的现象。     

非线性负折射率材料表面TE电磁波的空间稳定特性分析

针对电磁波在正负非线性材料界面处的传播,研究了两种稳定状态下电磁波的物理特性。理论分析和数值计算表明,该界面处电磁波的传播存在着频率通带,且带宽仅与两种材料的固有属性有关。得出前向表面波和后向表面波均可以在这种非线性导波系统中传播,并且在一定条件下,随着频率的变化,前向表面波和后向表面波可以在两种材料中跃变。推论出两种稳定传播的电磁波场峰值位置随传播功率的变化也能实现在两种材料中跃变,并逐渐向界面靠近,而传播功率较大的稳定态电场峰值几乎靠着界面。     

可调谐双耦合场作用下的电磁诱导负折射特性

建立了可调谐双耦合场作用下的A型四能级系统模型,研究了系统的介电常数和磁导率随耦合场参数的变化规律,并由此探讨了满足负折射的条件.结果表明,固定耦合场的拉比频率,当两个耦合场中的一个共振、另一个失谐,或两个耦合场均失谐时满足负折射条件,但它们呈现不同的负折射特性.     

平面波在双负和双正参数媒质界面的反射与折射

研究了平面波在均匀无耗的、各向同性的、介电常数和磁导率同时为正和同时为负的媒质界面的反射与折射.理论分析了反射波和透射波在两种媒质中的传播特性,从而解释了负折射发生的原理.还给出了反射系数和透射系数的表达式.讨论了发生全反射和全折射的可能条件.     

大气折射对空地卫星光通信链路影响的研究

卫星光通信被认为是解决卫星通信高码率“瓶颈”问题的唯一途径。但是在空地光通信系统中 ,由于大气温度与大气压强的随机变化 ,导致大气折射率不再是常数。当激光在大气中传输时 ,由于折射的影响 ,光束不再沿直线传播 ,而是按折射定律产生折射效应。这就使得光束到达卫星站 (或地球站 )时偏离了原来的位置 ,影响系统的通信性能。同时由于湍流的存在 ,它又会产生一些湍流效应。本文在此基础上给出了大气折射率模型 ,并由大气光路方程得出在空地卫星通信系统中 ,光束在整个大气中的传输特性。它是研究空地卫星光通信中的大气折射的重要课题     

基于光子晶体正负折射的分束器的误差分析

利用时域有限差分方法,通过数值模拟分别研究了基于光子晶体正负折射原理设计的分束器中介质柱半径和介质柱位置的随机误差对分束器性能的影响,发现当介质柱半径的误差振幅小于0.055倍的介质柱标准半径或者介质柱位置的误差振幅小于0.06倍的光子晶体品格常数时,正负折射光束的能流透射率均保持在20%以上.     

各向异性特异材料界面的反常折射与反射性质

根据电磁场边界条件和色散关系,理论研究了电磁波从各向同性右手材料向各向异性特异材料入射时的反常折射与反射性质,结果表明,从各向同性右手材料向never cutoff型特异材料入射时,透射波的波矢和坡印廷矢量的反射角具有相反的符号,折射角的幅度随着入射角的增大而增大并趋于一定值;研究了磁导率张量参数对折射角的影响,对于anti-cutoff型特异材料界面,当入射角小于临界角θc时可以发生反常的全反射,而对于always cutoff型特异材料界面总会发生全向全反射。这些电磁性质将在部分聚焦与全向反射镜方面具有潜在的应用价值。     

二维空气环型光子晶体的负折射现象

采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维空气环型光子晶体的负折射现象。通过平面波法计算了三角晶格空气环型光子晶体的能带结构和等频曲线分布, 通过等频曲线的分析得到了光子晶体有效折射率与光波归一化频率之间的关系, 并模拟了光波在有效折射率为 -1的平板和楔形结构光子晶体中的负折射传输过程。模拟结果表明, 优化设计的空气环型光子晶体可以实现较为理想的负折射现象, 且特定频率光波实现负折射对结构参数的要求较低, 有效的降低了实验室制作光子晶体负折射材料对结构参数的苛刻要求。在实验室采用X光刻蚀方法制作空气环型光子晶体能够节省大量的刻蚀时间, 进而降低光子晶体的制作成本。