各向同性零折射率超常介質(zhì)中電磁波的傳播特性研究.pdf

1、介電常數(shù)和磁導(dǎo)率是決定電磁波在介質(zhì)中的傳播性質(zhì)的兩個(gè)主要電磁參數(shù)。一般情況下，這兩個(gè)參數(shù)都為正數(shù)，即介質(zhì)為正折射率。超常介質(zhì)(metamaterials)的提出和人工實(shí)現(xiàn)改變了人們對(duì)這兩個(gè)物理量的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，為人們?cè)O(shè)計(jì)可控的、色散的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率材料提供了廣闊的空間，為控制電磁波的傳輸提供了新的方法和手段。隨著超常介質(zhì)理論研究的深入和設(shè)計(jì)手段的發(fā)展，超常介質(zhì)的工作頻段逐漸由最初的微波段向可見光波段邁進(jìn)，對(duì)電磁學(xué)、材料學(xué)和通信等領(lǐng)域產(chǎn)生了

2、深遠(yuǎn)的影響，極大地拓展了這些學(xué)科的研究領(lǐng)域，并且有很多極具利用價(jià)值的奇異特性，必將在天線、微波/毫米波電路器件、裝備、軍事隱身等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
　　 零折射率超常介質(zhì)是一類折射率為零的特殊的超常介質(zhì)，研究電磁波在其中的傳播性質(zhì)有著非常重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。本文將傳統(tǒng)的電磁波傳輸理論和超常介質(zhì)的性質(zhì)相結(jié)合，研究了電磁波在介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為零的零折射率超常介質(zhì)(NZPIM)中的傳輸性質(zhì)，取得一些成果，主要如下：

3、　　 首先，利用傳統(tǒng)的分層介質(zhì)膜理論推導(dǎo)了介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為零的零折射率超常介質(zhì)平板的透射系數(shù)和反射系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，研究了單色平面波在其中傳播的反射和透射性質(zhì)，以及相應(yīng)的在低通空間濾波器、波前整形和超耦合等方面的應(yīng)用潛力。
　　 其次，對(duì)于電磁脈沖在零折射率點(diǎn)(即光子的狄拉克點(diǎn))的傳輸性質(zhì)作了分析，首次提出了NZPIM和光子晶體中光子顫振效應(yīng)的物理機(jī)制?；凇禤hysicalReview Letters》等期刊上的一些文

4、獻(xiàn)對(duì)NZPIM和光子晶體中光子顫振效應(yīng)(Zitterbewegung)的研究結(jié)果，我們從脈沖整形理論的角度，以NZPIM平板為例，并結(jié)合我們推導(dǎo)的平板透射系數(shù)，理論上提出了光子顫振效應(yīng)產(chǎn)生的物理機(jī)制。即NZPIM平板的透射譜分布對(duì)入射脈沖頻譜的時(shí)空濾波效應(yīng)，導(dǎo)致了出射頻譜相對(duì)于入射頻譜缺失了某些時(shí)空分量，從而使出射脈沖在時(shí)域出現(xiàn)被稱為光子顫振效應(yīng)的“拖尾”振蕩。通過理論計(jì)算和仿真分析，我們得到的結(jié)果與其它文獻(xiàn)上的結(jié)果一致，因此我們提出的