特異材料的光傳播、光操控研究.pdf

1、本文主要研究了非線性復合材料、各向異性材料以及增益材料與電磁波的相互作用特性。重點討論了古斯?jié)h欣位移、Fano共振、完全透射、平板隱身等現(xiàn)象。具體內(nèi)容如下：
　　1.非線性金屬顆粒復合材料的古斯?jié)h欣位移
　　基于 Maxwell-Garnett理論和有效媒質(zhì)理論，我們分別研究了兩種結(jié)構(gòu)的非線性金屬顆粒復合材料表面反射波的古斯?jié)h欣位移。得到復合材料的有效介電常數(shù)后，根據(jù)穩(wěn)態(tài)相位法可以求得復合材料表面反射波的古斯?jié)h欣位移。研究表

2、明，復合材料的古斯?jié)h欣位移與金屬顆粒的幾何形狀、體積分數(shù)、入射角以及外加電場有關(guān)。通過調(diào)節(jié)外加電場或入射角可以使古斯?jié)h欣位移由正到負。還發(fā)現(xiàn)隨著外加電場的變化，古斯?jié)h欣位移呈光學單穩(wěn)態(tài)、光學雙穩(wěn)態(tài)和光學三穩(wěn)態(tài)。理論預測結(jié)果與高斯波數(shù)值模擬結(jié)果吻合得非常好。
　　2.各向異性板的光學全透及動態(tài)可調(diào)光學隱身裝置
　　我們提出用各向異性板放置在金屬板的兩側(cè)使電磁波完全透過金屬板。相比于傳統(tǒng)的各向同性板，我們提出的裝置不依賴于入射波

3、的極化而且不需要非常大的介電常數(shù)。通過有效媒質(zhì)理論和全波電磁場理論，我們得到了完全透射的條件。該條件在較寬的頻譜范圍內(nèi)對有損耗的情況也適用。我們還提出用光彈性材料來實現(xiàn)可調(diào)的光學隱身裝置?；谧儞Q光學理論和光彈性材料的壓力誘導各向異性，該裝置可以動態(tài)地連續(xù)調(diào)節(jié)等效平面的高度，且保持反射波的相位不變。
　　3.各向異性柱的Fano共振
　　我們用全波電磁散射理論研究了各向異性柱的散射，研究表明在共振條件下，介電常數(shù)的各向異性參

4、數(shù)也可以引發(fā)Fano共振。在表面等離共振附近微小的各向異性參數(shù)變化可以導致其散射有巨大的變化。向前散射和向后散射在Fano共振前后表現(xiàn)出非?？斓姆D(zhuǎn)，同時顆粒的近場能流方向也會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。顆粒周圍的能流線和奇點分布清楚地揭示了入射波與局域電場之間的相互作用。
　　4.電磁波對球形顆粒的作用力
　　我們分別通過偶極近似和精確的Mie理論研究了含有增益的帶殼小球所受平面波的光力。該帶殼結(jié)構(gòu)所受拉力是相同大小的單個增益小球所受拉力的