超材料電磁響應(yīng)非線性及計算機仿真方法研究.pdf

1、前蘇聯(lián)科學(xué)家Veselago于二十世紀(jì)六十年代從理論上提出并論證了介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時為負(fù)值的介質(zhì)的電動力學(xué)性質(zhì),預(yù)告了這種介質(zhì)具有一些與傳統(tǒng)材料不同的特性,包括反多普勒效應(yīng)、反切倫科夫效應(yīng)、反Snell定律及由此產(chǎn)生的平板成像或稱為完美透鏡現(xiàn)象及凸透鏡發(fā)散和凹透鏡會聚、負(fù)光壓效應(yīng)等,從而為電磁超材料(Metamaterials)研究揭開了序幕。由于電磁超材料獨具的特性及其十分廣泛和潛在的應(yīng)用前景,近十多年來,電磁超材料研究已經(jīng)成為國際

2、科學(xué)界的研究熱點之一并不斷取得令人驚喜的進(jìn)展。目前,對于電磁超材料非線性特性的理論研究的深入與拓寬及光頻超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、制備技術(shù)、電磁參量響應(yīng)波長向可見光的移動與展寬、計算機仿真技術(shù)的改進(jìn)等都是該領(lǐng)域的研究熱點。
　　 鑒于上述情況,本文重點研究了基于線環(huán)結(jié)構(gòu)的電磁超材料電磁參量的非線性。其具體內(nèi)容包括:計算了該種電磁超材料有效介電常數(shù)的非線性特性;依據(jù)該材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率隨外場變化規(guī)律考察了該材料屬性隨外場強度的變化規(guī)律。研

3、究結(jié)果表明:該種電磁超材料介電常數(shù)實部對外磁場的非線性響應(yīng)具有回滯特性,且在一定的、不同的條件下,該種電磁超材料的性質(zhì)可在常規(guī)材料、電單負(fù)材料及磁單負(fù)材料之間轉(zhuǎn)換。此結(jié)果證明了Zharov的論文在假設(shè)條件下得出結(jié)論的正確性,同時也糾正了Zharov論文中由假設(shè)得到的結(jié)論的不完備性。
　　 此外,作者在攻讀碩士學(xué)位期間還對電磁超材料的計算機仿真方法進(jìn)行了一些研究工作,其結(jié)果反映在本文對雙負(fù)介質(zhì)中的負(fù)折射現(xiàn)象、完美透鏡成像及電磁波在