新型全電介質(zhì)平板結(jié)構(gòu)負(fù)折射性能的模擬分析.pdf

1、工898‘87Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalSimulationofnegativerefractionpropertyinnovelall—dielectricplatestructureByZhifengLiuSupervisor：ProfbinYuanopticsSchoolofPhysicalScie

2、nceApril2010摘要摘要異向介質(zhì)是一種等效介電系數(shù)和等效磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的新型人工電磁材料，具有一系列反常的電磁特性。傳統(tǒng)的異向介質(zhì)材料一般都是基于Pendry教授的金屬諧振環(huán)陣列和金屬細(xì)線陣列發(fā)展而來(lái)，目前已有多種結(jié)構(gòu)的異向介質(zhì)被設(shè)計(jì)和制造出來(lái)。并且在性能上都各具優(yōu)點(diǎn)，某些異向介質(zhì)的部分電磁性能甚至已經(jīng)非常完善。然而，異向介質(zhì)的設(shè)計(jì)不但要求帶寬大、損耗小，并且易于加工以及工作頻段的可平移性。這些就限制了金屬基異向介質(zhì)的進(jìn)一步發(fā)展

3、。與之相比，電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)具有金屬結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常由簡(jiǎn)單的介質(zhì)球或介質(zhì)柱構(gòu)成，制作簡(jiǎn)單，并且損耗率小，更易于向紅外，可見(jiàn)光頻段擴(kuò)展。電介質(zhì)結(jié)構(gòu)異向介質(zhì)的設(shè)計(jì)是本文的主要工作，在研究過(guò)程中，通過(guò)理論和軟件模擬等方法建立了一套系統(tǒng)的研究方案。論文的工作主要涉及以下的幾個(gè)方面。l對(duì)該新型全介電質(zhì)異向結(jié)構(gòu)出現(xiàn)負(fù)折射性能的研究。(1)設(shè)計(jì)新的異向介質(zhì)并且通過(guò)對(duì)諧振峰值處的電磁場(chǎng)分析研究該材料在不同的諧振模式下的電磁

4、場(chǎng)的特點(diǎn)，初步得到了在一定的諧振模式下該結(jié)構(gòu)可以形成統(tǒng)一的電諧振和磁諧振，具有負(fù)折射性能。(2)通過(guò)單元胞結(jié)構(gòu)與諧振波長(zhǎng)的比較肯定了有效介質(zhì)理論在該結(jié)構(gòu)下的可行性，并用參數(shù)提取法得到該材料的電磁性性能色散曲線。由色散圖像很清楚的指認(rèn)了發(fā)生負(fù)折射的諧振模式。(3)運(yùn)用楔形結(jié)構(gòu)來(lái)模擬折射場(chǎng)是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)負(fù)折射性能的主要手段。該部分構(gòu)建了兩種形狀相同，結(jié)構(gòu)不同的楔形結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用不同的模擬軟件驗(yàn)證了該材料特定模式的負(fù)折射性能。2根據(jù)米氏散射理論，電