異向介質(zhì)（metamaterials）以其不同于自然界材料的獨特性質(zhì),受到了科學(xué)界的矚目,與其相關(guān)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前光學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)及其交叉學(xué)科的前沿與熱點研究領(lǐng)域。變換光學(xué)（transformation optics）與變換聲學(xué)（transformationacoustics）理論的提出與發(fā)展,為電磁波及聲波的調(diào)控提供了新的思路。這種坐標(biāo)變換的方法通過對空間進(jìn)行相應(yīng)的變換,可以靈活地操縱電磁波及聲波的傳播,將該方法與異向介質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合,實現(xiàn)了許多新型電磁及聲學(xué)器件。新型隱身器件與新型透鏡是電磁及聲學(xué)領(lǐng)域主要的研究方向之一。目前,對新型隱身器件的研究存在許多技術(shù)難點,其主要原因在于,利用傳統(tǒng)坐標(biāo)變換方法所設(shè)計的隱身器件需要非常復(fù)雜的參數(shù),即使利用異向介質(zhì)也很難滿足其參數(shù)需求。此外,利用坐標(biāo)變換設(shè)計的新型透鏡,雖然具有優(yōu)異的調(diào)控性能,但其實現(xiàn)的功能比較單一,難以滿足多功能的透鏡需求。針對以上問題,本論文做了如下幾方面的工作:1.針對當(dāng)前聲學(xué)隱身器件參數(shù)復(fù)雜、難以在寬頻帶工作的難題,將一種二維均勻坐標(biāo)變換的方法拓展到聲學(xué)�；诖朔椒�,設(shè)計了一種正三角形聲學(xué)隱身器件,其... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２Ｐ］?（ａ）折射和負(fù)折射的示意圖，（ｂ）普通介質(zhì)中和左手介質(zhì)中的多普勒效應(yīng)，??

金屬棒（ｒｏｄ）陣列結(jié)構(gòu)，則可以用來控制物體的等效介電常數(shù)。此方法由英國帝??國理工學(xué)院的Ｊ．Ｂ．Ｐｅｎｄｒｙ在１９９６年提出［１７］，通過細(xì)金屬棒周期排列，可以有效??降低等效電子密度，并通過自感增強(qiáng)等效電子質(zhì)量。如圖１．３?（ａ）所示，當(dāng)外加??與金屬棒的方向一致的電場，金屬棒陣列結(jié)構(gòu)能夠激發(fā)與等離子體介質(zhì)相似的效??應(yīng)。通過調(diào)節(jié)金屬棒的半徑和相應(yīng)的陣列周期，可以改變金屬棒陣列的等效等離??子頻率，從而使金屬棒陣列在低頻的等效介電常數(shù)為負(fù)。這一突破性的成果使異??向介質(zhì)的研究從理論走向?qū)嶋H，開辟了異向介質(zhì)研究領(lǐng)域的新大門。??１９９９?年，Ｊ．?Ｂ．?Ｐｅｎｄｒｙ?進(jìn)一步提出利用開環(huán)諧振器（ｓｐｌｉｔ－ｒｉｎｇｒｅｓｏｎａｔｏｒ，?ＳＲＲ）??陣列結(jié)構(gòu)來構(gòu)造等效磁導(dǎo)率為負(fù)的介質(zhì)。如圖１．３?（ｂ）所示，針對開環(huán)諧振器，??如果外加垂直于開環(huán)諧振器所在平面方向的磁場，將激勵起一個磁偶極子，使其??在某個頻段產(chǎn)生負(fù)的磁導(dǎo)率［１８１。負(fù)磁導(dǎo)率的實現(xiàn)

鏡實驗中需要二維的異向介質(zhì)材料。２００１年，Ｄ．?Ｒ．?Ｓｍｉｔｈ在一維陣列的基礎(chǔ)上??進(jìn)一步制作出了二維ｒｏｄ／ＳＲＲ陣列，并在１０．２?ＧＨｚ到１０．８?ＧＨｚ之間的頻帶內(nèi)測??到了負(fù)折射現(xiàn)象，證明該異向介質(zhì)結(jié)構(gòu)的等效折射率為負(fù)［２Ｑ］，如圖１．４（ｃ）－（ｄ）。??負(fù)折射率實驗成功地驗證了異向介質(zhì)的電磁特性，引起了國內(nèi)外科研工作者對該??研究領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注。??Ｉ：?土?Ｓ４??＆?＆????Ｕ??｜?４?：〒?｜?????Ｉ?Ｉ??一…Ｉ…！?■‘．一＞一，“．‘■■３．５Ｌ．．．＿‘一Ｌ／＿“一－一，？：??０?４０?８０?１２０?１６０?〇?４０?８０?１２０?１６０??Ｐｈａｓｅ?Ａｄｖａｎｃｅ?（ｄｅｇ）?Ｐｈａｓｅ?Ａｄｖａｎｃｅ?（ｄｅｇ）??（ｃ）?Ｉ?ｔ（ｄ）／ｉ?＇?Ｆｕｓｒｆ??ｆ?ｊ?；?＾０－Ｂ－?Ｈ?／?＼＾－??Ｉｊ?Ｋ?＼?／?＼?：??ｕｉ＾（ｉ?Ｉ?ａｍｉ??－９０?－６０?－３０?０?３０?６０?９０??Ａｎｇｉｅ?ｆｒｏｍ?ｎｏｒｍａｌ?（ｄｅｇ）??圖１．４ｔ１９，Ｍ?（ａ）?ＳＲＲ陣列沿著磁場方向放置時的能帶圖，（ｂ）?ＳＲＲ和ｒｏｄ陣列沿著??磁場方向放置時的能帶圖，（ｃ）二維周期排列的ｒｏｄ／ＳＲＲ陣列結(jié)構(gòu)，（ｄ）實驗測量得??到的負(fù)折射現(xiàn)象??此后，越來越多的課題組開展了對異向介質(zhì)的研究，對其理論和應(yīng)用的研究??８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Super scattering phenomenon in active spherical nanoparticles[J]. 劉昌宇,解亞明,王治國.  Chinese Physics B. 2017(06)
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[3]Layered and isotropic acoustic cloak design based on conformal transformation acoustics[J]. REN ChunYu 1,2,XIANG ZhiHai 1 & CEN ZhangZhi 1 1 Key Laboratory of Applied Mechanics,Tsinghua University,Chinese Ministry of Education,Beijing 100084,China;2 Department of Naval Architecture and Ocean Engineering,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(04)



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