單負(fù)材料中的全方向表面導(dǎo)模和成像性質(zhì).pdf

1、本文著重研究以單負(fù)材料構(gòu)成的一維光子晶體為襯底的對(duì)稱波導(dǎo)中的導(dǎo)波特性以及單負(fù)材料的成像性質(zhì)。主要內(nèi)容如下： 一、以單負(fù)材料構(gòu)成的一維光子晶體為襯底的對(duì)稱波導(dǎo)中的導(dǎo)波特性的研究。利用傳輸矩陣和有效媒質(zhì)兩種方法分別研究了以單負(fù)材料構(gòu)成的一維光子晶體為襯底的對(duì)稱波導(dǎo)的導(dǎo)波特性。理論研究表明，在兩個(gè)特定頻率的附近出現(xiàn)兩支全方向的表面導(dǎo)模；利用有效媒質(zhì)的方法，這兩個(gè)頻率可以分別由零體平均介電常數(shù)來(lái)確定。我們還預(yù)測(cè)出對(duì)稱和反對(duì)稱的表面導(dǎo)模，

2、而且這種表面導(dǎo)模具有較低的群速度。 二、非球金屬顆粒/介質(zhì)復(fù)合材料的成像性質(zhì)的研究。主要研究了各向同性的非球形的金屬顆粒/介質(zhì)復(fù)合材料中的次波長(zhǎng)成像，著重討論了顆粒的形狀對(duì)成像的影響。研究發(fā)現(xiàn)，(i)，調(diào)節(jié)顆粒的形狀能夠使工作波長(zhǎng)藍(lán)移至光頻段。這在實(shí)驗(yàn)上顯得較為重要； (ii)，調(diào)節(jié)顆粒的形狀能夠擴(kuò)大超透鏡的工作波長(zhǎng)范圍；(iii)，調(diào)節(jié)顆粒的形狀也可以作為制作可調(diào)的超透鏡的一種手段；(iv)，調(diào)節(jié)顆粒的形狀能夠很大幅度的提高成

3、像的質(zhì)量。除此之外，解析地估算超透鏡的次波長(zhǎng)分辨率，從而更好地說(shuō)明，合理地調(diào)節(jié)金屬顆粒的體積分?jǐn)?shù)和形狀，能夠得到很高的分辨率。同時(shí)研究表明，利用交替的金屬．介質(zhì)復(fù)合材料和基質(zhì)的多層結(jié)構(gòu)可以提高成像效果。層越薄，次波長(zhǎng)成像越好。 三、顆粒復(fù)合材料的可調(diào)性負(fù)折射和成像性質(zhì)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)金屬顆粒的形狀可以在金屬/介質(zhì)復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)可調(diào)的負(fù)折射現(xiàn)象，并進(jìn)一步驗(yàn)證了這種材料制備的透鏡可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)次波長(zhǎng)成像。當(dāng)復(fù)合材料的顆粒形狀趨于

4、針形或者盤(pán)形時(shí)，成像效果將會(huì)被提高。 四、顆粒復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu)體系的成像特性的研究。研究了含各向異性的非球形金屬顆粒/介質(zhì)復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu)的體系的次波長(zhǎng)成像。在有效媒質(zhì)理論的近似下，這一體系可以被看作是一種具有各向異性的有效介電系數(shù)的復(fù)合材料。當(dāng)有效介電系數(shù)的主要分量(ε<,ex>，ε<,ez>)有著相反符號(hào)的時(shí)候，這一體系可以實(shí)現(xiàn)次波長(zhǎng)成像；ε<,ex>和ε<,ez>，與顆粒的形狀和入射光波長(zhǎng)有關(guān)；合理地調(diào)節(jié)顆粒的形狀和入