左手材料光學(xué)性能研究.pdf

1、左手材料對(duì)科研人員，無論是理論研究還是實(shí)驗(yàn)研究，都提出了一系列新的課題.對(duì)左手材料性能的真正理解需要重新評(píng)價(jià)電磁理論的一些熟知的事實(shí).在目前的有關(guān)電磁理論的教科書中，沒有這方面現(xiàn)成的公式.將現(xiàn)有的電磁理論方面的公式應(yīng)用到左手材料的性能研究時(shí)，有時(shí)會(huì)得到一些陌生的結(jié)果.對(duì)現(xiàn)有的電磁理論，需要在假設(shè)ε＜0，μ＜0條件下，進(jìn)行必要的擴(kuò)展和檢驗(yàn).基于這個(gè)目的，我們進(jìn)行了一些探索性研究工作. 本博士論文介紹和總結(jié)了本人在讀博期間所做的關(guān)于

2、左手材料光學(xué)性能的主要研究成果，其主要內(nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下. (1)從傳輸函數(shù)入手，我們數(shù)值計(jì)算了左手材料參數(shù)偏移對(duì)其傳輸函數(shù)的影響.數(shù)值計(jì)算表明：傳輸函數(shù)對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的偏移非常敏感，完美的左手材料透鏡對(duì)偏移量的要求十分苛刻.據(jù)此可以得出結(jié)論：要得到工程意義上完美的左手材料透鏡是相當(dāng)困難的. (2)推導(dǎo)出了由左、右手材料構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移矩陣，利用該轉(zhuǎn)移矩陣，可推導(dǎo)出由無限個(gè)該雙層結(jié)構(gòu)期性排列而形成的一維光子晶體的

3、色散關(guān)系.這是對(duì)傳統(tǒng)的、由不同介電常數(shù)的右手材料構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移矩陣的擴(kuò)展. (3)利用該雙層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移矩陣，我們數(shù)值計(jì)算了由N個(gè)這種雙層結(jié)構(gòu)周期性排列而構(gòu)成的一維有限長度光子晶體的透射率和態(tài)密度.數(shù)值計(jì)算表明：在一定條件下，禁帶中出現(xiàn)了非尋常的態(tài)密度.這些禁帶中的態(tài)密度是由左、右手材料構(gòu)成的一維光子晶體所特有的，它們可用于制造完全不同于常規(guī)濾波器的、頻帶狹窄的新型濾波器. Ⅰ(4)從一維光子晶體的色散關(guān)系出發(fā)，我們

4、數(shù)值計(jì)算了由左、右手材料構(gòu)成的一維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，并討論了其特有的分離模和隧穿模，同時(shí)與右手材料構(gòu)成的一維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)作了比較，得到了一些重要的結(jié)果. (5)基于電磁場理論，我們推導(dǎo)出了左手材料薄板波導(dǎo)中傳播模的色散方程；分析了波導(dǎo)中存在傳播模與波導(dǎo)材料和包敷材料參數(shù)取值范圍之間的關(guān)系；數(shù)值算例證實(shí)了這些關(guān)系. (6)采用直接計(jì)算的方法，我們逐個(gè)證明了左手材料薄板波導(dǎo)中的各個(gè)模式是相互正交的，即不同傳播模之間、