本文關(guān)鍵詞：基于變換光學(xué)理論的新型電磁功能器件研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于麥克斯韋方程組在坐標(biāo)變換下的形式不變性原理,變換光學(xué)理論給人們提供了一種調(diào)控電磁波的全新方法。根據(jù)所需的電磁波現(xiàn)象尋找適當(dāng)?shù)目臻g映射,在變換后的空間中,電磁器件的媒質(zhì)參數(shù)可以通過坐標(biāo)變換獲得,最終在映射空間中即可得到預(yù)設(shè)的電磁波現(xiàn)象。變換光學(xué)理論在電磁器件設(shè)計(jì)上最早也是最重要的應(yīng)用之一就是電磁隱身斗篷,自基于變換光學(xué)的完美隱身斗篷被設(shè)計(jì)出來之后,變換光學(xué)理論逐漸成為電磁領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著理論的不斷發(fā)展,各式各樣的隱身斗篷相繼被設(shè)計(jì)出來,同時(shí)以變換光學(xué)理論為基礎(chǔ)的各種功能器件也應(yīng)運(yùn)而生。本文在上述研究背景下,對(duì)相關(guān)背景和研究發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹,并詳細(xì)介紹了左手材料和變換光學(xué)理論,在此基礎(chǔ)上探討和研究了一些基于變換光學(xué)理論和互補(bǔ)媒質(zhì)的新型電磁功能器件。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1.設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外信息交流的信息開放式電磁隱身斗篷,通過在傳統(tǒng)的電磁隱身斗篷內(nèi)部加入一層互補(bǔ)媒質(zhì),電磁波可以進(jìn)入到斗篷的內(nèi)部,打破傳統(tǒng)電磁隱身斗篷對(duì)內(nèi)部物體的信息屏蔽效應(yīng)。全波仿真和Mie散射理論分析證明了信息開放式電磁隱身斗篷在使物體完美隱身的同時(shí),也可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。進(jìn)一步拓展至任意形狀的柱形電磁隱身斗篷,推導(dǎo)出邊界共形和非共形情況下的信息開放式電磁隱身斗篷的媒質(zhì)參數(shù)公式。2.推導(dǎo)出適用于任意形狀的柱形外部隱身斗篷的媒質(zhì)參數(shù)公式,提出使用與物體共形的“反物體”的方法,使多個(gè)零散放置的物體同時(shí)隱身,與傳統(tǒng)的內(nèi)部隱身斗篷相比,外部隱身斗篷的尺寸大大減小。在圓形外部隱身斗篷基礎(chǔ)上提出參數(shù)更為簡(jiǎn)單的組合式外部隱身斗篷,和可以同時(shí)使內(nèi)部物體和外部物體隱身的內(nèi)外隱身斗篷。將二維任意形狀外部隱身斗篷的參數(shù)公式拓展至三維,對(duì)球形外部隱身斗篷進(jìn)行仿真和Mie散射理論分析,證明了斗篷的完美隱身效果。3.設(shè)計(jì)兩種改變物體散射模式的電磁功能器件。第一個(gè)是散射控制器,根據(jù)變換光學(xué)理論推導(dǎo)出散射控制器的媒質(zhì)參數(shù),可以用該散射控制器放大或縮小理想導(dǎo)體的散射截面,或者模擬任意形狀的理想導(dǎo)體的散射模式。第二個(gè)是幻覺隱身器,推導(dǎo)出適用于任意邊界輪廓的幻覺隱身器的參數(shù)公式,幻覺隱身器可以將一個(gè)介質(zhì)物體的散射模式變?yōu)榱硪粋�(gè)介質(zhì)物體或金屬物體的散射模式。進(jìn)一步將四個(gè)三角形幻覺隱身器組合為一個(gè)方形幻覺隱身器,可以使內(nèi)部物體實(shí)現(xiàn)任意部分的隱身,從而獲得不同的散射模式。4.提出多功能電磁能量聚集器,推導(dǎo)出適用于共形的任意形狀電磁能量聚集器的媒質(zhì)參數(shù)公式。除了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場(chǎng)和能量的壓縮外,這種多功能電磁能量聚集器還具備其他功能,比如像外部隱身斗篷一樣使外部的物體隱身、放大聚集器核心區(qū)域內(nèi)物體的散射截面、實(shí)現(xiàn)幻覺效應(yīng)等。和傳統(tǒng)電磁波聚集器相比,多功能電磁能量聚集器具有更小的尺寸。以圓柱形電磁能量聚集器為例,對(duì)電磁能量聚集器內(nèi)的電磁場(chǎng)量進(jìn)行分析,從理論上證明了電磁能量聚集器對(duì)電磁場(chǎng)和能量的壓縮作用。
【關(guān)鍵詞】：變換光學(xué) 互補(bǔ)媒質(zhì) 電磁隱身斗篷 外部隱身斗篷 電磁功能器件
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O441.4;TB39
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 符號(hào)對(duì)照表13-14
• 縮略語對(duì)照表14-18
• 第一章 緒論18-30
• 1.1 研究背景和意義18-22
• 1.1.1 人工電磁超材料18-20
• 1.1.2 基于變換光學(xué)理論的隱身技術(shù)20-22
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和進(jìn)展22-27
• 1.3 本文工作內(nèi)容27-30
• 第二章 左手材料和變換光學(xué)基本理論30-48
• 2.1 引言30
• 2.2 左手材料基本理論及特性30-36
• 2.2.1 左手材料的基本理論30-32
• 2.2.2 左手材料的特性32-36
• 2.3 變換光學(xué)理論36-40
• 2.3.1 笛卡爾坐標(biāo)系下媒質(zhì)參數(shù)張量36-37
• 2.3.2 交坐標(biāo)系下的變換理論37-40
• 2.4 變換光學(xué)的應(yīng)用40-46
• 2.4.1 極化分離器40-42
• 2.4.2 波束準(zhǔn)直器42-45
• 2.4.3 波束偏轉(zhuǎn)器45-46
• 2.5 本章小結(jié)46-48
• 第三章 任意形狀的信息開放式電磁隱身斗篷48-68
• 3.1 引言48
• 3.2 信息開放式電磁隱身斗篷48-59
• 3.2.1 電磁反斗篷的設(shè)計(jì)方法48-50
• 3.2.2 信息開放式電磁隱身斗篷設(shè)計(jì)方法50-54
• 3.2.3 信息開放式電磁隱身斗篷的Mie場(chǎng)量分析54-59
• 3.3 任意形狀信息開放式電磁隱身斗篷59-67
• 3.3.1 任意形狀信息開放式電磁隱身斗篷的參數(shù)公式59-61
• 3.3.2 對(duì)共形信息開放式電磁隱身斗篷的仿真驗(yàn)證61-64
• 3.3.3 對(duì)非共形信息開放式電磁隱身斗篷的仿真驗(yàn)證64-67
• 3.4 本章小結(jié)67-68
• 第四章 任意形狀的外部隱身斗篷68-98
• 4.1 引言68
• 4.2 二維任意形狀的外部隱身斗篷68-80
• 4.2.1 二維任意形狀外部隱身斗篷的參數(shù)公式68-74
• 4.2.2 “反物體”與物體共形時(shí)的隱身效果74-77
• 4.2.3 任意形狀的外部隱身斗篷使多個(gè)物體隱身77-80
• 4.3 擴(kuò)展外部隱身斗篷80-87
• 4.3.1 組合式外部隱身斗篷80-83
• 4.3.2 內(nèi)外隱身斗篷83-87
• 4.4 三維任意形狀的外部隱身斗篷87-97
• 4.4.1 三維任意形狀外部隱身斗篷的參數(shù)公式87-89
• 4.4.2 三維球形外部隱身斗篷的Mie場(chǎng)量分析89-97
• 4.5 本章小結(jié)97-98
• 第五章 控制物體散射模式的電磁功能器件98-118
• 5.1 引言98
• 5.2 控制理想導(dǎo)體散射模式的散射控制器98-106
• 5.2.1 放大或減小圓形理想導(dǎo)體的散射截面98-102
• 5.2.2 模擬任意形狀理想導(dǎo)體的散射截面102-106
• 5.3 控制介質(zhì)物體散射模式的幻覺隱身器106-116
• 5.3.1 二維任意形狀幻覺隱身器的參數(shù)公式106-107
• 5.3.2 半圓形幻覺隱身器107-110
• 5.3.3 三角形幻覺隱身器110-116
• 5.4 本章小結(jié)116-118
• 第六章 任意形狀的多功能電磁能量聚集器118-134
• 6.1 引言118
• 6.2 任意形狀多功能電磁能量聚集器的參數(shù)公式118-127
• 6.2.1 傳統(tǒng)電磁波聚集器118-119
• 6.2.2 任意形狀多功能電磁能量聚集器的設(shè)計(jì)119-125
• 6.2.3 電磁能量旋轉(zhuǎn)聚集器125-127
• 6.3 電磁能量聚集器的能量分析127-133
• 6.4 本章小結(jié)133-134
• 第七章 結(jié)束語134-136
• 參考文獻(xiàn)136-146
• 致謝146-148
• 作者簡(jiǎn)介148-149

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  本文關(guān)鍵詞：基于變換光學(xué)理論的新型電磁功能器件研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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