本文關(guān)鍵詞：阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論及其應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 變換光學(xué) 阻抗可調(diào) 無(wú)反射設(shè)計(jì) 坐標(biāo)變換

【摘要】：基于麥克斯韋方程協(xié)變變換光學(xué)通過坐標(biāo)變換控制電磁場(chǎng),以全新且獨(dú)特的手段設(shè)計(jì)人造材料,操控電磁波,從而可設(shè)計(jì)各類元部件與器件。嵌入式坐標(biāo)變換加快了變換光學(xué)理論體系完備化進(jìn)程,以更多的靈活性控制和引導(dǎo)電磁波。傳統(tǒng)變換光學(xué)理論在設(shè)計(jì)各類元部件時(shí),遇到邊界反射問題。本文重點(diǎn)研究阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論,消除由于阻抗失配帶來的反射。第一章介紹了變換光學(xué)的研究進(jìn)展,展示了應(yīng)用嵌入式坐標(biāo)變換設(shè)計(jì)的光學(xué)元件,并分析了這種方法由于反射帶來的局限性。第二章建立了幾何光學(xué)近似下的阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論,通過虛擬空間設(shè)置阻抗函數(shù)而不改變折射率,達(dá)到阻抗匹配的目的。推導(dǎo)了連續(xù)多層空間阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論表達(dá)式,通過設(shè)置邊界阻抗值為1的阻抗函數(shù),實(shí)現(xiàn)邊界阻抗匹配。推導(dǎo)了各向異性介質(zhì)分界面的反射系數(shù)和折射系數(shù)。第三章將阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論應(yīng)用于不連續(xù)的坐標(biāo)變換,設(shè)計(jì)了二維無(wú)反射的壓縮/擴(kuò)束器,此元件的優(yōu)點(diǎn)是不需要結(jié)合傳統(tǒng)的方法加入抗反射膜；并設(shè)計(jì)了二維緊湊型的拐彎結(jié)構(gòu),可以同時(shí)控制拐彎角度和波的強(qiáng)度;推廣拐彎結(jié)構(gòu)應(yīng)用設(shè)計(jì)移位和分路器。設(shè)計(jì)了高效阻抗匹配的柱面波與平面波轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),并可以用來實(shí)現(xiàn)高效聚焦透鏡和定向天線。最后將阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論應(yīng)用連續(xù)坐標(biāo)變換模擬。第四章推廣了阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論使得折射率也空間可調(diào)應(yīng)用于設(shè)計(jì)波導(dǎo)耦合器和拐彎器,同時(shí)調(diào)節(jié)虛擬空間的阻抗系數(shù)和折射率,可以簡(jiǎn)化金屬波導(dǎo)耦合器中的變換介質(zhì)參數(shù)；兩種不同的方案應(yīng)用于介質(zhì)波導(dǎo)耦合器設(shè)計(jì),都有很高的效率,通過設(shè)置大的折射率系數(shù),可以進(jìn)一步提高耦合器的效率,且簡(jiǎn)單參數(shù)變換介質(zhì)同樣可以應(yīng)用到介質(zhì)波導(dǎo)耦合。第五章基于阻抗可調(diào)的變換光學(xué)理論設(shè)計(jì)了三維的光學(xué)元件,邊界上電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向的拉伸率可以不一致。通過調(diào)節(jié)阻抗系數(shù),用此結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)任意的具有不同內(nèi)徑和外徑的同軸波導(dǎo)耦合器。此外,用各向同性材料設(shè)計(jì)了空間任意拐彎的同軸波導(dǎo)。第六章全文總結(jié)和展望。
【關(guān)鍵詞】：變換光學(xué) 阻抗可調(diào) 無(wú)反射設(shè)計(jì) 坐標(biāo)變換
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O43
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 光子晶體及人工超材料簡(jiǎn)介9-10
• 1.2 變換光學(xué)的提出及研究進(jìn)展10-17
• 1.2.1 變換光學(xué)的提出10-11
• 1.2.2 隱身斗篷11-13
• 1.2.3 基于變換光學(xué)的其它電磁波元部件與器件13-15
• 1.2.4 變換光學(xué)理論在其它領(lǐng)域的應(yīng)用15-17
• 1.3 嵌入式坐標(biāo)變換及其應(yīng)用研究進(jìn)展17-19
• 1.4 本論文研究目標(biāo)及主要工作19
• 參考文獻(xiàn)19-25
• 第二章 阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論25-45
• 2.1 坐標(biāo)變換理論25-32
• 2.1.1 任意坐標(biāo)系下的坐標(biāo)變換25-28
• 2.1.2 正交坐標(biāo)系下的坐標(biāo)變換28-29
• 2.1.3 直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)變換29-31
• 2.1.4 三維隱身斗篷設(shè)計(jì)31-32
• 2.2 阻抗可調(diào)變換光學(xué)32-39
• 2.2.1 阻抗函數(shù)33-34
• 2.2.2 二維軸對(duì)稱多層空間中的連續(xù)阻抗可調(diào)變換光學(xué)34-39
• 2.2.2.1 二維軸對(duì)稱雙層空間中的連續(xù)阻抗可調(diào)變換光學(xué)34-37
• 2.2.2.2 二維軸對(duì)稱三層空間中的連續(xù)阻抗可調(diào)變換光學(xué)37-39
• 2.3 二維各向異性變換介質(zhì)分界面上的反射系數(shù)和透射系數(shù)39-43
• 2.4 本章小結(jié)43
• 參考文獻(xiàn)43-45
• 第三章 基于阻抗可調(diào)變換光學(xué)的二維無(wú)反射元件設(shè)計(jì)45-69
• 3.1 二維無(wú)反射壓縮/擴(kuò)束元件45-53
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與坐標(biāo)變換45-47
• 3.1.2 阻抗函數(shù)推導(dǎo)47-49
• 3.1.3 數(shù)值模擬與討論49-53
• 3.2 二維緊湊型拐彎元件53-57
• 3.2.1 拐彎結(jié)構(gòu)53-54
• 3.2.2 阻抗函數(shù)推導(dǎo)54-55
• 3.2.3 數(shù)值模擬與討論55-56
• 3.2.4 拐彎結(jié)構(gòu)應(yīng)用于移位與分路56-57
• 3.3 柱面波與平面波轉(zhuǎn)換57-62
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-59
• 3.3.2 阻抗函數(shù)設(shè)置59
• 3.3.3 數(shù)值模擬與討論59-62
• 3.4 阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論應(yīng)用于連續(xù)坐標(biāo)變換62-67
• 3.4.1 隱身裝置62-65
• 3.4.2 能量聚集器65-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-69
• 第四章 基于阻抗可調(diào)變換光學(xué)的二維波導(dǎo)及其部件設(shè)計(jì)69-85
• 4.1 波導(dǎo)及其部件軸向折射率可調(diào)設(shè)計(jì)思想69-70
• 4.2 波導(dǎo)耦合70-79
• 4.2.1 金屬波導(dǎo)71-76
• 4.2.2 介質(zhì)波導(dǎo)76-79
• 4.2.2.1 設(shè)計(jì)方法77
• 4.2.2.2 三種方案的數(shù)值模擬和對(duì)比分析77-79
• 4.3 波導(dǎo)拐彎結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用79-82
• 4.3.1 波導(dǎo)拐彎79-80
• 4.3.2 波導(dǎo)分路80-81
• 4.3.3 波導(dǎo)拐彎耦合81-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 參考文獻(xiàn)83-85
• 第五章 基于阻抗可調(diào)變換光學(xué)的三維波導(dǎo)元件設(shè)計(jì)85-99
• 5.1 基于阻抗可調(diào)變換光學(xué)的同軸波導(dǎo)耦合器設(shè)計(jì)85-92
• 5.1.1 坐標(biāo)變換公式85-87
• 5.1.2 阻抗函數(shù)求解87-88
• 5.1.3 壓縮結(jié)構(gòu)應(yīng)用于同軸波導(dǎo)耦合88-92
• 5.2 各向同性三維波導(dǎo)任意拐彎部件92-97
• 5.2.1 二維各向同性波導(dǎo)拐彎92-93
• 5.2.2 三維各向同性波導(dǎo)拐彎設(shè)計(jì)93-94
• 5.2.3 同軸波導(dǎo)任意空間拐彎的數(shù)值模擬及討論94-97
• 5.3 本章小結(jié)97
• 參考文獻(xiàn)97-99
• 第六章 總結(jié)與展望99-101
• 致謝101-103
• 攻讀博士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文及獲得的科研成果103-105
• 圖、表索引105-107

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 任中京;兩種付立葉變換光學(xué)系統(tǒng)的信息處理能力的比較[J];粉體技術(shù);1996年01期

2 張永亮;董賢子;段宣明;趙震聲;;變換光學(xué)的物理原理和前沿進(jìn)展[J];量子電子學(xué)報(bào);2014年04期

3 劉鐵安;付里葉變換光學(xué)系統(tǒng)的研究[J];沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào);1995年02期

4 鐘錫華;里葉變換光學(xué)基本原理講座 第二講 相因子判斷法[J];物理;1982年09期

5 孔祥天;李祖斌;田建國(guó);;由變換光學(xué)設(shè)計(jì)的絕緣體-金屬-絕緣體表面等離激元波導(dǎo)中的模式轉(zhuǎn)換器(英文)[J];南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

6 潘維濟(jì);介紹《光波衍射與變換光學(xué)》一書[J];物理;1986年11期

7 李銘;謝李杉;周靜;;基于嵌入式變換光學(xué)的光束偏折器[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

8 Alvaro Sanchez;郭云勝;;基于變換光學(xué)理論的磁能收集器[J];物理;2013年12期

9 王戰(zhàn);羅孝陽(yáng);劉錦景;董建峰;;二維橢圓形散射轉(zhuǎn)移斗篷的設(shè)計(jì)研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年02期

10 ;科學(xué)新聞[J];科學(xué)觀察;2011年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 馮一軍;;變換光學(xué):隱身和天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新方法[A];2011年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 孫非;變換光學(xué)，，漸變折射率器件及其應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

2 霍飛飛;基于變換光學(xué)理論的新型電磁功能器件研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

3 曹軍;阻抗可調(diào)變換光學(xué)理論及其應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2015年

4 徐曉非;基于變換光學(xué)的隱身斗篷和電磁功能器件設(shè)計(jì)[D];南京大學(xué);2011年

5 余振中;變換光學(xué)及其在隱身斗蓬和表面等離激元傳播中的應(yīng)用[D];南京大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 王榮鳳;基于變換光學(xué)理論的新穎電磁器件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D];蘭州大學(xué);2015年

2 高翊盛;基于變換光學(xué)的無(wú)反射波導(dǎo)連接器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 司運(yùn)梅;基于變換光學(xué)的天線設(shè)計(jì)[D];北京交通大學(xué);2016年

4 劉健;基于變換光學(xué)的隱形斗篷研究[D];北京交通大學(xué);2014年

5 王德麟;變換光學(xué)框架下光學(xué)隱身和隱身探測(cè)的研究[D];南京大學(xué);2012年

6 吳曉炯;用變換光學(xué)設(shè)計(jì)各向同性材料下的彎曲波導(dǎo)[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

7 阮羽佳;變換光學(xué)理論下天線特性的研究[D];北京交通大學(xué);2014年

8 顏文燕;基于相位變換的偏振分離器研究[D];湖南大學(xué);2013年

9 張若洋;變換光學(xué)及其在電磁隱形斗篷中的應(yīng)用[D];南開大學(xué);2013年

本文編號(hào)：766740