基于均勻光學(xué)變換理論的可見(jiàn)光頻段隱身器件研究.pdf

1、隱身，一直是人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)的夢(mèng)想之一。隨著“異向介質(zhì)”(metamaterials)與“變換光學(xué)”(transformation optics)理論的出現(xiàn)，使物體真正完美隱身在科學(xué)上成為可能。隨后，隱身衣領(lǐng)域的研究得到了飛速的發(fā)展，成為了當(dāng)前電磁學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、材料科學(xué)及交叉學(xué)科非常前沿和熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。本文以隱身衣的研究為背景，著重討論基于均勻光學(xué)變換理論的可見(jiàn)光頻段隱身器件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先介紹了隱身衣的研究現(xiàn)狀

2、。通過(guò)光學(xué)變換得到的完美隱身衣，其本構(gòu)參數(shù)包含極值而且隨空間變化，難以真正實(shí)現(xiàn)。特別在光頻段，由于光頻段的波長(zhǎng)小，材料的加工工藝要求很高，實(shí)現(xiàn)光頻段隱身衣非常困難。因此，目前實(shí)現(xiàn)的柱體隱身衣，大部分都是工作在微波段，而光頻段的實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本論文做了如下幾方面的工作:
　　1、提出了基于均勻光學(xué)變換的柱體隱身衣設(shè)計(jì)理論。在光頻段，實(shí)現(xiàn)非均勻的參數(shù)非常困難?；诰鶆蚬鈱W(xué)變換方法設(shè)計(jì)的隱身衣，其參數(shù)是均勻各向

3、異性的，能夠大大簡(jiǎn)化隱身衣的實(shí)現(xiàn)難度。
　　2、基于均勻光學(xué)變換的方法，作者提出了多邊形柱形隱身器件的設(shè)計(jì)方法?；诰鶆蚵晫W(xué)變換，作者提出了柱體聲學(xué)隱身器件的設(shè)計(jì)方法。
　　3、基于上述方法，提出名實(shí)現(xiàn)了TM極化的可見(jiàn)光頻段柱體隱身器件。利用自然界存在的各向異性材料，作者實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了六邊形柱體隱身器件，能夠針對(duì)TM極化波實(shí)現(xiàn)在六個(gè)入射方向上的隱身效果，其工作頻段覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光頻段。可見(jiàn)光頻段柱體隱身器件的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于真正的靈活的

4、可移動(dòng)式的隱身衣的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)是非常重要的一步。
　　4、通過(guò)舍棄“相位保持一致”的條件，作者進(jìn)一步對(duì)隱身器件的參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全極化的可見(jiàn)光頻段柱體隱身器件。利用各向同性介質(zhì)，作者實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了非相干自然光下大尺寸物體隱身器件。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)讓隱身器件只在單方向有效，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了全極化可見(jiàn)光頻段單方向隱身器件。
　　5、本文提出了基于光學(xué)變換的寬頻帶亞波長(zhǎng)成像裝置。傳統(tǒng)光學(xué)器件的分辨率存在著衍射極限，而以前的使用h