【摘要】：零折射率材料是折射率為零的一類特殊電磁材料。具有無窮大的波長(zhǎng),均勻場(chǎng)效應(yīng),隧穿效應(yīng),波前面調(diào)控效應(yīng)等特殊性質(zhì),在隱身、吸收、控制電磁波流等方面具有廣泛應(yīng)用。其中具有狄拉克色散的介質(zhì)光子晶體,在狄拉克點(diǎn)頻率處的有效介電常數(shù)和有效磁導(dǎo)率均為零,是實(shí)現(xiàn)雙零零折射率材料的一種非常便利的方式。本文第一章首先介紹了零折射率材料的分類,以及一些特殊的性質(zhì)。我們?cè)敿?xì)介紹了調(diào)控光子晶體能帶實(shí)現(xiàn)零折射率的方法,這也是本項(xiàng)工作的材料基礎(chǔ)。然后簡(jiǎn)單介紹了本項(xiàng)工作的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),即微波掃場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。最后對(duì)本文的主要工作進(jìn)行簡(jiǎn)述。第二章中,我們結(jié)合零折射率材料和超表面來實(shí)現(xiàn)透射式隱身。結(jié)合零折射率材料對(duì)電磁能流的調(diào)控能力和對(duì)電磁波相位的保持,以及超表面對(duì)入射/出射電磁波相位的調(diào)控,我們成功利用雙零零折射率光子晶體在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了透射式隱身。這一全新的設(shè)計(jì)思想,既避免了變換光學(xué)包裹式隱身對(duì)材料不均勻分布的依賴,又潛在性可以大大縮小隱身器件的尺寸,具有很高的應(yīng)用前景。在第三章中,我們將零折射率材料引入到相干完美吸收當(dāng)中,通過在零折射率材料中嵌入帶有吸收的缺陷,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁波的相干完美吸收。這種新類型的相干完美吸收打破了傳統(tǒng)相干完美吸收雙端口相對(duì)入射的限制,甚至可以實(shí)現(xiàn)單端口的相干完美吸收。同時(shí),這種新類型的相干完美吸收機(jī)制也提供了更多的自由度來實(shí)現(xiàn)吸收率的自由調(diào)控。我們的微波實(shí)驗(yàn)和理論預(yù)測(cè)符合的很好,為相干完美吸收的推廣做出了貢獻(xiàn)。第四章我們討論了ε_(tái)⊥（垂直于光軸的相對(duì)介電常數(shù))為零的單軸晶體與各向同性介質(zhì)的界面上D’yakonov表面波的傳播條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)ε_(tái)⊥趨于零時(shí),D’yakonov表面波存在并傳播的角度范圍并沒有如預(yù)想的得到提升。但我們的理論計(jì)算結(jié)果也發(fā)現(xiàn),通過材料參數(shù)的優(yōu)化,我們可以大大提升D’yakonov表面波的傳播角度范圍。為D’yakonov表面波的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。最后一章總結(jié)了本文的主要工作,并討論了進(jìn)一步的研究方向。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O734
【圖文】：

√ （ 和 分別表示相對(duì)介電常數(shù)和相對(duì)磁導(dǎo)率），零折射率材料可以分為雙零零折射率材料和單零零折射率材料，單零零折射率材料又可以進(jìn)一步劃分為相對(duì)介電常數(shù)為零的零折射率材料和相對(duì)磁導(dǎo)率為零的零折射率材料；再如依據(jù)材料特性零折射率材料可以區(qū)分為各向同性的零折射率材料和各向異性的零折射率材料。此外，折射率足夠接近于零的近零材料具有與零折射率材料相似的物理性質(zhì)，因此在很多方面可以被用來代替零折射率材料。由于電磁波在 ZIM 中具有無窮大的波長(zhǎng)，ZIM 中有限大小的散射體對(duì)于電磁波幾乎是不可見的，因此電磁波能夠通過散射體之間極其狹窄的縫隙，這種現(xiàn)象稱之為電磁波在 ZIM 中的隧穿效應(yīng)[ ]，最早由 Silveirinha 等人于 年提出。如圖 （a）所示，電磁波從波導(dǎo)的區(qū)域 入射，從區(qū)域 出射，兩個(gè)區(qū)域中間有一段充滿了介電常數(shù)趨于零的 ZIM 的不規(guī)則狹窄波導(dǎo)，由于 ZIM 的隧穿效應(yīng)，近乎所有的電磁波都

利用零折射率光子晶體和材料實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的操控 第一章 緒 論是說，除了正入射，其它角度入射的電磁波都會(huì)發(fā)生全反射。借助于 ZIM 的全反射特性，Schwartz 等人通過兩塊 ZIM 將電磁波束縛在空氣狹縫中傳播，從而形成波導(dǎo)[ ]。如果波源是在 ZIM 中，即電磁波由 ZIM 進(jìn)入空氣，由菲涅爾公式可知，無論入射角取值如何，折射角都等于零，也就是說出射波的波矢垂直于 ZIM 的出射面。基于這一特性，Enoch 等人提出了 ZIM 的高指向性輻射[ ]，即埋在 ZIM 中的源輻射的電磁波具有很好的方向性。此外，如果讓空氣中的平面電磁波經(jīng)過 ZIM 的一側(cè)平直表面進(jìn)入其中，然后再讓電磁波從 ZIM 的另一側(cè)不規(guī)則表面出射，則可以通過設(shè)計(jì)不同的出射面來實(shí)現(xiàn)對(duì)出射波波前面的任意調(diào)控[ ]。圖 （a）和 （b）分別為 Alu 等人模擬的磁場(chǎng)振幅和相位的分布圖[ ]，其中 ZIM 為介電常數(shù)趨于零的單零

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪彩琴;唐淑閣;劉輝;李亞;馬新華;李曉麗;袁寶明;劉楠;;光子晶體在環(huán)境污染物快速檢測(cè)方面的研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2018年01期

2 師凝潔;許多;王禾欣;王戰(zhàn)亮;鞏華榮;段兆云;路志剛;魏_e玉;宮玉彬;;光子晶體在真空電子器件中的應(yīng)用[J];真空電子技術(shù);2018年02期

3 宋艷秋;彭媛;高志賢;何厚羅;徐天依;王明林;;光子晶體在食品有害物檢測(cè)中的應(yīng)用及展望[J];食品研究與開發(fā);2018年09期

4 ;理化所光子晶體電浸潤(rùn)性研究取得新進(jìn)展[J];河南化工;2017年01期

5 由愛梅;曹玉華;曹光群;;膠態(tài)磁組裝光子晶體及其離子強(qiáng)度響應(yīng)[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2017年03期

6 孟佳意;縣澤宇;李昕;張德權(quán);;光子晶體纖維的制備及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2017年05期

7 劉曉靜;孟祥東;梁禺;張斯淇;劉繼平;馬季;李宏;吳向堯;;一維變頻光子晶體的透射特性[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2017年03期

8 ;理化所光子晶體電浸潤(rùn)性研究取得新進(jìn)展[J];功能材料信息;2017年01期

9 宋明麗;王小平;王麗軍;陳海將;廉吉慶;柯小龍;寧仁敏;;光子晶體制備及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2016年07期

10 楊坤;;正交光子晶體制備方法研究[J];科技展望;2015年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王京霞;;碳點(diǎn)光子晶體制備及其性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題J：高分子組裝與超分子體系[C];2017年

2 李鎮(zhèn);伍瑞新;;鏈?zhǔn)酱判怨庾泳w單向波導(dǎo)調(diào)控特性研究[A];2016年全國(guó)軍事微波、太赫茲、電磁兼容技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2016年

3 唐開;陳可;馬會(huì)茹;官建國(guó);;磁性光子晶體短鏈的制備、磁組裝特性與光學(xué)性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第三十六分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2016年

4 孟凡姝;王京霞;江雷;;光子晶體微型結(jié)構(gòu)激光器件制備研究進(jìn)展[A];2016年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文摘要集[C];2016年

5 陳婷;田宇;尹蘇娜;陳蘇;;單分散聚苯乙烯微球在溫度敏感型光子晶體材料中的應(yīng)用[A];2015年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題G 光電功能高分子[C];2015年

6 王京霞;宋延林;江雷;;光子晶體制備及應(yīng)用中的特殊浸潤(rùn)性[A];2014年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（下冊(cè)）[C];2014年

7 李志遠(yuǎn);;光子晶體功能元件的理論研究和設(shè)計(jì)[A];第十一屆基礎(chǔ)光學(xué)與光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

8 馬博琴;王霆;盛艷;倪培根;程丙英;張道中;;二維準(zhǔn)周期非線性光子晶體中的諧頻過程[A];第十一屆基礎(chǔ)光學(xué)與光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

9 顧本源;王雪華;王容洲;;不同耦合強(qiáng)度導(dǎo)致光子晶體中原子自發(fā)輻射行為的多樣性[A];第十屆全國(guó)基礎(chǔ)光學(xué)與光物理學(xué)術(shù)研討會(huì)和第十一屆激光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2002年

10 伍瑞新;李鎮(zhèn);李清波;蒲殷;;應(yīng)用磁性光子晶體鏈實(shí)現(xiàn)非互易的表面波和空間波傳播[A];第十七屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;我國(guó)光子晶體中原子自發(fā)輻射特性研究獲突破[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2006年

2 賈正根;光子晶體學(xué)俏然崛起[N];中國(guó)電子報(bào);2001年

3 張孟軍;攀登光子晶體高峰的人[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

4 楊健;中科院取得光子晶體理論創(chuàng)新[N];人民日?qǐng)?bào);2003年

5 清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系 周濟(jì);光子晶體：光信息時(shí)代的“半導(dǎo)體”[N];中國(guó)電子報(bào);2005年

6 華凌;耐上千攝氏度高溫的光子晶體問世[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

7 叢林;聚合物光子晶體研究取得進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

8 馮衛(wèi)東;加開發(fā)出新型光子晶體顯示技術(shù)[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

9 劉霞;美制成兼具電學(xué)光學(xué)性質(zhì)的光子晶體[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

10 記者 華凌;科學(xué)家開發(fā)出納米尺度光子晶體[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 趙晨陽;基于光子晶體微腔的矢量光場(chǎng)產(chǎn)生及光學(xué)傳感研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

2 高澤文;響應(yīng)型熒光聚合物光子晶體的構(gòu)建及調(diào)控機(jī)理研究[D];北京化工大學(xué);2018年

3 張偉;金屬/電介質(zhì)周期性微納光子功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制備與應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2017年

4 英宇;新型磁流體光子晶體傳感理論和仿真研究[D];東北大學(xué);2015年

5 王鶴;光子晶體與等離子體共振效應(yīng)增強(qiáng)光致發(fā)光及其應(yīng)用探索[D];吉林大學(xué);2018年

6 由愛梅;膠態(tài)磁組裝光子晶體的制備和傳感性能研究[D];江南大學(xué);2018年

7 沈平;表面及界面層光管理提高聚合物太陽能電池性能的研究[D];吉林大學(xué);2018年

8 蒲殷（Yin Poo）;應(yīng)用磁性光子晶體調(diào)控電磁波傳播的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京大學(xué);2012年

9 李文超;折射率可調(diào)的光子晶體及實(shí)驗(yàn)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

10 王曉玲;光子晶體在生化傳感中的應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 施偉;GaN基光子晶體LED的制備與性能研究[D];華南理工大學(xué);2018年

2 李夢(mèng);基于Fe_3O_4@C磁性復(fù)合納米粒子快速自組裝制備三維光子晶體及其應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2018年

3 柴壯壯;稀土離子摻雜磷酸鹽光子晶體發(fā)光性質(zhì)的調(diào)控及增強(qiáng)研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

4 彭瑤;基于光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)的光通信器件的設(shè)計(jì)與研究[D];廣西師范大學(xué);2018年

5 劉冰冰;利用零折射率光子晶體和材料實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的操控[D];蘇州大學(xué);2018年

6 都奎山;光子晶體熒光增強(qiáng)液相超靈敏檢測(cè)炸藥的研究[D];東北石油大學(xué);2018年

7 王淳;蛋白石光子晶體的制備與Bi_2WO_6:Yb~(3+),Tm~(3+)光催化性能的研究[D];遼寧大學(xué);2018年

8 陳強(qiáng);光子晶體的制備與新型納米光催化材料的研究[D];遼寧大學(xué);2018年

9 易為;基于光子晶體的自散焦及三階非線性效應(yīng)調(diào)控機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2017年

10 范明營(yíng);基于光子晶體腔鏈量子態(tài)操縱的實(shí)現(xiàn)[D];華東理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2719890