具有強(qiáng)非線性和旋電效應(yīng)的有源微波媒質(zhì)研究.pdf

1、本文結(jié)合Maxwell-Garnett等效媒質(zhì)理論和人工媒質(zhì)的有源構(gòu)造方法，分別進(jìn)行了具有強(qiáng)非線性和旋電效應(yīng)的有源人工微波媒質(zhì)研究。
　　自然媒質(zhì)在微波頻段通常只呈現(xiàn)極其微弱的非線性效應(yīng)。對(duì)比類別豐富的空間光學(xué)非線性應(yīng)用，微波頻段的非線性應(yīng)用通常局限于微波電路中實(shí)現(xiàn)。基于等效媒質(zhì)理論，本文研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了具有強(qiáng)空間非線性電磁響應(yīng)的有源人工微波媒質(zhì)，在微瓦級(jí)空間微波照射下觀測(cè)到了清晰的空間諧波產(chǎn)生和頻譜調(diào)制等非線性效應(yīng)，并從實(shí)驗(yàn)測(cè)

2、量數(shù)據(jù)中有效地提取了上述人工微波媒質(zhì)的等效非線性特征本構(gòu)參數(shù)。在上述工作基礎(chǔ)上，本文提出并實(shí)驗(yàn)演示了微波源的非線性空間成像和遠(yuǎn)場(chǎng)重構(gòu)，得到了超過(guò)Abbe衍射極限（Abbediffractionlimit）的空間分辨率。
　　在Maxwell理論中，電磁波的傳播滿足互易原理，并在能量守恒的條件下遵循局部時(shí)間反演對(duì)稱(Localtime-reversalsymmetry)。僅在外加偏置場(chǎng)的條件下，自然存在的少量回旋（Gyrotropi

3、c）媒質(zhì)，如磁化等離子體和鐵氧體，可以呈現(xiàn)微弱的非互易旋電或旋磁效應(yīng)。本文創(chuàng)新地利用微波電路中常見(jiàn)的單向元件，提出了無(wú)需外加偏置磁場(chǎng)即可呈現(xiàn)強(qiáng)旋電效應(yīng)的有源人工媒質(zhì)構(gòu)造方法。通過(guò)將有源元件的單向性轉(zhuǎn)化為等效媒質(zhì)的非互易電磁響應(yīng)，物理實(shí)現(xiàn)了僅需直流電壓偏置的人工旋電微波媒質(zhì)，并采用逆問(wèn)題優(yōu)化算法提取了對(duì)應(yīng)的等效特征本構(gòu)參數(shù)。在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究中，本文清晰觀測(cè)到了具有顯著極化角度偏轉(zhuǎn)的法拉第極化旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，驗(yàn)證了電磁波在上述人工媒質(zhì)傳播中不對(duì)