基于超常材料新型諧振腔的研究.pdf

1、超常材料由于具有奇異的電磁特性從而引起了人們越來越大的研究興趣。自從2000年世界上第一塊微波段超常材料被制作出來，短短十多年時間，超常材料的研究就風(fēng)靡全球，現(xiàn)已形成了四大研究領(lǐng)域：超常材料存在性的論證、超常材料電磁特性分析、超常材料構(gòu)造技術(shù)研究和超常材料的應(yīng)用研究等。本文在總結(jié)前人有關(guān)超常材料研究成果的基礎(chǔ)上，提出將超常材料應(yīng)用到Fabry-Perot諧振腔的設(shè)計中調(diào)控和改善現(xiàn)有常規(guī)諧振腔的性能。
　　超常材料是由空間上周期性排

2、列的諧振單元組成，而單元結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生的等離子體諧振將會產(chǎn)生負(fù)的介電常數(shù)和負(fù)的磁導(dǎo)率。這種“雙負(fù)”的超常材料便具有了普通材料所不具有的超常特性，如左手特性、后向波特性、負(fù)折射特性、逆多普勒效應(yīng)以及逆切倫科夫輻射效應(yīng)等。更為重要的是，人類可根據(jù)實際應(yīng)用需求，通過超常材料的單元結(jié)構(gòu)調(diào)控超常材料的電磁特性。本文利用超常材料上述電磁特性的可調(diào)控性調(diào)控和改善Fabry-Perot諧振腔的性能，在諧振腔的設(shè)計和開發(fā)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　

3、　本文主要完成了如下三個方面的工作：
　　一、設(shè)計了三種光波段的負(fù)折射超常材料。通過CST軟件仿真分析了諧振單元參數(shù)、諧振單元層的厚度以及諧振單元間距對超常材料性能的影響。結(jié)果表明，隨著諧振單元尺寸呈比例增加，諧振頻率近似發(fā)生單調(diào)平移；通過調(diào)節(jié)諧振單元參數(shù)，可以調(diào)節(jié)諧振頻率以及響應(yīng)帶寬。
　　二、設(shè)計了Fabry-Perot諧振腔。通過CST軟件下的建模仿真，分析了電磁耦合孔尺寸，反射面大小對Fabry-Perot諧振腔性能

4、的影響。結(jié)果表明，電磁耦合孔尺寸只會影響諧振的強(qiáng)弱而反射面的大小決定了是否產(chǎn)生諧振并影響本征模式。
　　三、設(shè)計了基于超常材料的新型Fabry-Perot諧振腔。通過在CST軟件下的建模仿真，分析了超常材料對Fabry-Perot諧振腔的橫、縱模模式的影響。結(jié)果表明，通過負(fù)折射超常材料可以調(diào)節(jié)“超常Fabry-Perot諧振腔”的橫、縱模模式。更重要的是，“超常Fabry-Perot諧振腔”突破了最小半波長腔長的限制，實現(xiàn)了更小的