本文關(guān)鍵詞：幻覺光學(xué)器件機理和實驗研究

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【摘要】：近年來,新型人工電磁材料實現(xiàn)了許多自然界常規(guī)材料所不具備的性能。尤其是變換光學(xué)理論的提出和發(fā)展為研究者能夠更好的調(diào)控電磁波帶來了全新、強有力的工具。本文從變換光學(xué)理論出發(fā),在原有幻覺光學(xué)器件的基礎(chǔ)上,做了進一步研究。理論解析和實驗驗證同時證明了一些幻覺器件的性能。本論文主要研究內(nèi)容如下：1.對兩種幻覺光學(xué)器件做嚴格的理論分析,探討其物理機理及意義。從麥克斯韋方程組出發(fā),應(yīng)用變換光學(xué)理論推導(dǎo)出器件所需要的電磁參數(shù),并采用本征模展開法,求電場波動方程的解,利用電場磁場邊界條件可解得虛擬縮放器件的散射系數(shù),對其散射特性進行分析,并對此散射系數(shù)分情況進行討論,全面的分析了這兩種器件的物理性能,在分析這兩種器件時,通過計算器件的散射場以及分析器件的散射系數(shù)可以比較幻覺光學(xué)器件與原來器件散射系數(shù)的差別,觀察性能。2.從二維幻覺光學(xué)的角度提出并實驗驗證了環(huán)形聚焦透鏡幻覺器件,此器件是將平面波繞射到環(huán)形透鏡后方,并在器件后方匯聚成一點。與二維隱身斗篷不同的是,我們設(shè)計的環(huán)形聚焦透鏡不僅可以使波繞過中間的障礙物同時可以在障礙物后方匯聚,且實現(xiàn)此功能需要的電磁參數(shù)為非均勻的各向異性的電磁參數(shù)。實驗所需要的高介電常數(shù)、低磁導(dǎo)率的各向異性電磁參數(shù)可以用一個改善的的嵌入式SRR結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。3.從三維幻覺光學(xué)的角度提出并實驗驗證了一個幻覺器件。這里舉了一個簡單“隱形門”幻覺器件的例子。實現(xiàn)了用等效媒質(zhì)理論實驗驗證三維“隱形門”幻覺器件,該器件相當于一道看不見的門,阻擋了電磁波的傳播。實驗時將虛擬的“隱形門”結(jié)構(gòu)的形狀選擇為同等大小的梯形,則實際“隱形門”器件的電磁參數(shù)為各向同性。實驗中為實現(xiàn)磁導(dǎo)率各向同性均為-1電磁參數(shù),我們采用x方向和y方向交叉放置單元結(jié)構(gòu),使得當電磁波電場沿z方向極化時,磁導(dǎo)率在x和y方向均為-1。從而實現(xiàn)了用等效媒質(zhì)理論加工的“隱形門”三維幻覺器件的實驗驗證。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74

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本文編號：1301893