電磁超介質(zhì)是一種由亞波長共振單元構(gòu)成的人工復合材料,它具有傳統(tǒng)材料所不具備的很多奇特物理特性和應用,比如亞波長電磁波導、隱身斗篷、完美透鏡、負折射和零折射材料等,因此電磁超材料與傳統(tǒng)材料相比具有巨大的發(fā)展優(yōu)勢,其在信息通信、電磁波雷達、醫(yī)學研究和國防科技等眾多領(lǐng)域的應用將具有非常巨大的研究價值。同時為了進一步拓展其應用領(lǐng)域,通過一定參數(shù)進行靈活調(diào)控的電磁超介質(zhì)也已經(jīng)成為一個研究熱點,比如通過溫度、電壓和磁場等參數(shù)對其物理特性進行靈活調(diào)控。本文研究的是在微波波段范圍內(nèi),電磁波在磁性電磁超介質(zhì)中通過磁場調(diào)控的傳輸特性,其中主要研究的是鐵氧體柱子的磁性特性、零折射電磁超介質(zhì)中的電磁波傳輸特性,以及電磁波在梯度折射率磁性電磁超介質(zhì)中的傳輸特性。此論文由五個章節(jié)內(nèi)容組成,第一章主要介紹的是電磁超介質(zhì)和電磁超表面的基本物理概念、及其獨特的物理特性和發(fā)展應用。第二章介紹的是研究體系的理論方法,研究結(jié)構(gòu)是由理論上無限長的各向異性磁性鐵氧體柱子組成,由于本研究體系中電磁波的波長大約等于結(jié)構(gòu)晶格常數(shù)的9倍,滿足長波近似條件,所以體系中的磁性電磁超介質(zhì)可近似為均勻介質(zhì),然后通過等效介質(zhì)理論就可獲得體系的等效介電常數(shù)和等效磁導率,以及等效折射率。此外,通過Mie散射理論和多重散射理論還可以計算出單根和多根磁性鐵氧體柱子的散射系數(shù),從而獲得空間中任意位置的電場和磁場,進而計算出空間中任意位置的坡印廷矢量。第三章主要探究了電磁波在零折射磁性異質(zhì)結(jié)電磁超介質(zhì)中的可調(diào)控非對稱傳輸特性,而研究內(nèi)容則是由磁性鐵氧體柱子構(gòu)成的具有靈活磁性調(diào)控特性的磁性體系,其中一部分為零折射率結(jié)構(gòu),另外一部分為非零折射率結(jié)構(gòu),此時從結(jié)構(gòu)一側(cè)垂直入射電磁波發(fā)生單向透射現(xiàn)象。此外,由于磁性鐵氧體柱子具有靈活的磁性調(diào)控特性,因此通過外加磁場就能改變體系的等效介電常數(shù)和等效磁導率,從而實現(xiàn)對其等效折射率的靈活調(diào)控。基于此,通過改變外加磁場就能使得非零折射介質(zhì)變?yōu)榱阏凵浣橘|(zhì),零折射介質(zhì)變?yōu)榉橇阏凵浣橘|(zhì),此時從結(jié)構(gòu)另一側(cè)垂直入射電磁波發(fā)生與前者方向相反的單向透射現(xiàn)象,由此通過改變磁場就能實現(xiàn)可調(diào)控的電磁波非對稱傳輸。受到梯度電磁超表面的啟發(fā),第四章主要探究了在梯度折射率磁性電磁超介質(zhì)平板結(jié)構(gòu)中的電磁波傳輸特性。在本研究體系中,對于一定的外加磁場范圍,體系的外加磁場和等效折射率呈線性關(guān)系,所以通過設置均勻變化的外加磁場就可以在空間結(jié)構(gòu)上引入梯度變化的折射率分布,使得傳輸電磁波在折射率梯度方向上產(chǎn)生相位補償,從而對其傳輸相位進行控制,由此只需要改變外加磁場梯度就可以實現(xiàn)可調(diào)控的電磁波傳輸。論文的最后一章則是對碩士期間的主要研究內(nèi)容進行總結(jié)陳述,同時對利用梯度折射率磁性電磁超介質(zhì)實現(xiàn)電磁波的可調(diào)控非對稱傳輸進行可能性展望。
【學位單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O441.4
【部分圖文】：

學理論和工業(yè)制造技術(shù)正以前所未有的速度飛速發(fā)己經(jīng)遠不能滿足社會發(fā)展的需要，于是從上世紀中提出，與傳統(tǒng)材料相比，其材料結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)單元呈材料具備傳統(tǒng)材料所沒有的特異物理性質(zhì)。同時由的電磁調(diào)控特性，所以這種材料的發(fā)展將開辟材料對電磁超介質(zhì)和電磁超表面這兩種人工電磁材料進學中，媒質(zhì)的電磁特性一般用材料本身的兩個電磁磁導率［１］。介電常數(shù)反映了媒質(zhì)在電場中發(fā)生的極映的則是媒質(zhì)在磁場中發(fā)生的磁化對原磁場的影響、離子和電子）在電場和磁場作用下運動效果的宏的結(jié)構(gòu)單元尺寸大得多時，媒質(zhì)可以近似認為是均效磁導率來描述材料與電磁波的相互作用。基于此，磁導率分別看作平面坐標系的橫軸和縱軸，然后對＾

圖１．２基于ＺＩＭ的電磁波耦合示意圖。??而其中早期比較經(jīng)典的工作由Ｅｎｇｈｅｔａ工作組完成他們理論上設計的材料結(jié)構(gòu)??如圖１．２所示，其中結(jié)構(gòu)的兩端為上下界面平行的金屬波導，而連接兩者的則是作為電??磁波耦合器的介電常數(shù)等于零（ｅ－Ｎｅａｒ－Ｚｅｒｏ，ＥＮＺ）的ＺＩＭ，其界面是完美電導體??（ＰＥＣ），兩種材料的接觸面與波導界面垂直。通過這個ＥＮＺ材料結(jié)構(gòu)使得從Ｒｅｇｉｏｎ?１進??入ＥＮＺ材料的電磁波能大大耦合到Ｒｅｇｉｏｎ?２，提高了電磁波的耦合效率，而這與ＥＮＺ??材料的特殊形狀無關(guān)。接下來的２００８年，如圖１．３所示，他們進一步利用實驗在微波頻???Ｈ／－１?Ｈ＊－?Ｌ?ｈＨＡｔＨｉ???＾??Ｉ?＾￣＼??ｙ?ＲＰＡｆ?４?！?ＲＰＢ１??？?＾?－??■?！?＞．?？?■?＼?ｔ?ｆ?ｒ??ａ?°?Ｘ．?？．?？■?？；?ｒ?ｒ?￣?ｖ－?＜■＊?�。�??Ｎ?？＇?Ａ?－！?？＞?＾?＾?Ｔ－?７ｆ?ｒｒ?：．－?ｒ??！＞?＞■?－?＇?＇－ｉ?ｔ，?ｆ．?－ｔ?＾?＾?＾?＊?Ｓ－?ｆ－??ｙ?Ａ?？?？?Ｖ?／ｉ?？；?＜?＜■貧?Ｊ＊?丫，＞??＞?＾?Ｎ?．Ｈ?＞?Ａ?－ｖ?＇ｓ?＊？?／｝／■！！?－ｆｉ?？■?－ｒ－?＾?ｒ－?？．？?Ｔ??？？?＞?＊＞?＞?ｔ．?Ａ?Ａ?＾??九?Ａ?Ａ?＜?＇Ｉ?４?＜ｆ?■Ｓ＂?￣?￣?５?＾?？＊??＞，Ｖ?＞＞?５－??圖１．３?（ａ）圖為零折射窄通道波導實驗裝置示意圖；（ｂ）圖為對應的磁場模擬示意圖。??段驗證了電磁波可以“擠壓”通過由ＥＮＺ材料做成的窄隧道波導［＾

＇＝０??圖１．２基于ＺＩＭ的電磁波耦合示意圖。??而其中早期比較經(jīng)典的工作由Ｅｎｇｈｅｔａ工作組完成他們理論上設計的材料結(jié)構(gòu)??如圖１．２所示，其中結(jié)構(gòu)的兩端為上下界面平行的金屬波導，而連接兩者的則是作為電??磁波耦合器的介電常數(shù)等于零（ｅ－Ｎｅａｒ－Ｚｅｒｏ，ＥＮＺ）的ＺＩＭ，其界面是完美電導體??（ＰＥＣ），兩種材料的接觸面與波導界面垂直。通過這個ＥＮＺ材料結(jié)構(gòu)使得從Ｒｅｇｉｏｎ?１進??入ＥＮＺ材料的電磁波能大大耦合到Ｒｅｇｉｏｎ?２，提高了電磁波的耦合效率，而這與ＥＮＺ??材料的特殊形狀無關(guān)。接下來的２００８年，如圖１．３所示，他們進一步利用實驗在微波頻???Ｈ／－１?Ｈ＊－?Ｌ?ｈＨＡｔＨｉ???＾??Ｉ?＾￣＼??ｙ?ＲＰＡｆ?４?！?ＲＰＢ１??？?＾?－??■?！?＞．?？?■?＼?ｔ?ｆ?ｒ??ａ?°?Ｘ．?？．?？■?？；?ｒ?ｒ?￣?ｖ－?＜■＊?�。�??Ｎ?？＇?Ａ?－！?？＞?＾?＾?Ｔ－?７ｆ?ｒｒ?：．－?ｒ??！＞?＞■?－?＇?＇－ｉ?ｔ，?ｆ．?－ｔ?＾?＾?＾?＊?Ｓ－?ｆ－??ｙ?Ａ?？?？?Ｖ?／ｉ?？；?＜?＜■貧?Ｊ＊?丫，＞??＞?＾?Ｎ?．Ｈ?＞?Ａ?－ｖ?＇ｓ?＊？?／｝／■！！?－ｆｉ?？■?－ｒ－?＾?ｒ－?？．？?Ｔ??？？?＞?＊＞?＞?ｔ．?Ａ?Ａ?＾??九?Ａ?Ａ?＜?＇Ｉ?４?＜ｆ?■Ｓ＂?￣?￣?５?＾?？＊??＞
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王明華;;水是反磁性體[J];水資源研究;2010年04期

2 劉鳳岐;張甲;劉萍;;利用磁異常平面特征推斷磁性體形態(tài)[J];吉林地質(zhì);2013年02期

3 肖鋒;李海俠;余海龍;顧建松;鄒鵬毅;;確定水下磁性體位置的一個實例[J];物探與化探;2009年01期

4 王華英;雙層同軸圓柱形磁性體的散射及反射場研究[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2004年01期

5 王衛(wèi)東;多層圓柱形磁性體的散射、反射場[J];桂林電子工業(yè)學院學報;1997年01期

6 逯富君;;感受水平磁場的磁敏元件[J];儀表技術(shù)與傳感器;1987年06期

7 林文照;;天然磁體司南的定向?qū)嶒瀃J];自然科學史研究;1987年04期

8 袁照令,李大明;與磁性體走向不垂直的剖面磁異常的解釋方法[J];物探與化探;1988年03期

9 安玉林;磁性體磁場的等值互換、矩陣表達式和規(guī)格化公式[J];現(xiàn)代地質(zhì);1988年02期

10 袁維富;王振年;;磁化破乳的研究——利用磁性體粉末處理乳化油污水[J];撫順石油學院學報;1988年01期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 樊黎明;地磁總場陣列對磁性目標定位研究[D];哈爾濱工程大學;2018年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 羅圻林;基于磁性電磁超介質(zhì)的可調(diào)控電磁波傳輸[D];浙江師范大學;2018年

2 李慧;航空磁測△T異常特征分析及應用[D];成都理工大學;2010年

3 金家龍;水下多磁性目標的歐拉反褶積定位算法研究[D];哈爾濱工程大學;2014年

4 姚攀;磁性界面起伏迭代反演方法[D];長安大學;2017年

5 孫刃;磁異常正反演技術(shù)在水下磁性目標探測中的應用研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2014年

6 郭曉娟;南黃海盆地重磁場及構(gòu)造特征研究[D];西安石油大學;2015年

7 張?zhí)?二度體磁異�？偺荻饶７囱菖c應用[D];成都理工大學;2011年

8 黨月輝;功率譜法計算磁源深度的應用研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2008年

9 張朋;內(nèi)蒙古阿拉騰敖包地區(qū)高精度磁測異常分析與成礦遠景評價[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2011年

10 李誠剛;地磁信號數(shù)據(jù)場可視化平臺的研究與開發(fā)[D];南京大學;2012年

本文編號：2883475