雙負(fù)材料在光波導(dǎo)中的特性研究.pdf

1、1968年前蘇聯(lián)物理學(xué)家Veselago及其有創(chuàng)意地提出，在ε和μ同時為負(fù)時，Maxwell方程仍然成立，稱這種物質(zhì)為雙負(fù)材料（DNM），并且指出這種物質(zhì)具有一系列反常的電磁特性如：左手特性、負(fù)折射效應(yīng)、逆Doppler效應(yīng)、反切連科夫效應(yīng)等。自2001年Smith等根據(jù)Pendry的理論模型，首次人工制備出微波波段具有負(fù)介電常數(shù)、負(fù)磁導(dǎo)率材料開始，這種具有奇異電磁特性的新型材料已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個熱點(diǎn)。隨著實驗室制備雙負(fù)材料方法的不

2、斷改進(jìn)，雙負(fù)特性的的頻段已經(jīng)有很大的擴(kuò)展，2006年M.S.Wheeler等人成功制備出紅外波段的雙負(fù)材料，光波段的雙負(fù)材料的制備和研究成為新的熱點(diǎn)。其中一個重要的研究方向就是雙負(fù)材料在光波導(dǎo)中的應(yīng)用。本文從Maxwell方程出發(fā)，對由雙負(fù)和普通介質(zhì)構(gòu)成的三層、五層平板波導(dǎo)的傳榆特性進(jìn)行了研究。本文所做的創(chuàng)新工作主要有：
　　 1）詳細(xì)討論了兩種由雙負(fù)以及普通介質(zhì)材料構(gòu)成的非對稱三層平板波導(dǎo)的導(dǎo)模和表面模，發(fā)現(xiàn)了一些不同于以往雙

3、負(fù)及傳統(tǒng)材料波導(dǎo)的新奇特性。如：當(dāng)襯底層為雙負(fù)材料時，對于導(dǎo)模，基模一直存在，但是一般存在于較低的歸一化頻率范圍內(nèi)；一階模與高階模形式相同，在截止頻率附近出現(xiàn)模式共存現(xiàn)象；有時基模也存在模式共存；分類討論不同參量對于表面模的影響，發(fā)現(xiàn)TE0模式只存在于一種情況。覆蓋層為雙負(fù)材料時，對于導(dǎo)模，如果參量選取合適TE0模就會存在，甚至?xí)霈F(xiàn)在高歸一化頻率范圍。一階模與高階模形式相同，與普通平板波導(dǎo)類似，沒有模式共存現(xiàn)象。分類討論了不同參量對于