基于電磁超材料的反演算法分析.pdf

1、近年來(lái)，電磁超材料在電磁學(xué)和光學(xué)等研究領(lǐng)域引起世界范圍內(nèi)的關(guān)注。電磁超材料是一種新型的人工材料，通過(guò)精心設(shè)計(jì)，其單元結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在亞波長(zhǎng)尺度上對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的響應(yīng)，表現(xiàn)出各種奇異的物理現(xiàn)象。隨著電磁理論技術(shù)的發(fā)展，電磁超材料的研究從微波波段逐步發(fā)展到光波段，其應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義令人矚目。
　　 最早提出的電磁超材料結(jié)構(gòu)是由開(kāi)口諧振環(huán)(SRRs)和金屬導(dǎo)線(xiàn)(Wires)組成的周期陣列復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳統(tǒng)的反演算法提取的相關(guān)電磁等效參數(shù)

2、，實(shí)現(xiàn)了超材料的奇異物理特性，包括負(fù)折射率效應(yīng)、反常多普勒效應(yīng)、完美透鏡效應(yīng)、反常切倫科夫輻射等;隨著對(duì)電磁超材料的研究，其結(jié)構(gòu)也在不斷的變化和發(fā)展，如各種漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，從相對(duì)簡(jiǎn)單的漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展到復(fù)雜的多層的漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同樣通過(guò)傳統(tǒng)的反演算法提取其電磁有效參數(shù)，分析研究其具有的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 對(duì)于各種電磁超材料結(jié)構(gòu)，一直都是采用傳統(tǒng)的反演算法提取其等效參數(shù)，但由于結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的反演算法的計(jì)算復(fù)雜度也就不

3、斷提高。因此，我們引入一種改進(jìn)的基于Kramers-Kronig(K-K)關(guān)系的提取算法，能有效地提取超材料結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)，且很大程度地降低了計(jì)算復(fù)雜度，這對(duì)提取電磁超材料結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)具有很重要的意義。
　　 本論文的主要工作如下:
　　 首先，簡(jiǎn)要介紹了電磁超材料的研究歷史及研究現(xiàn)狀，并介紹了本文相關(guān)的理論知識(shí)，如時(shí)域有限差分(FDTD)理論，Smith教授提出的傳統(tǒng)的反演算法以及本文引入的基于K-K關(guān)系的改進(jìn)算法理