新型全電介質(zhì)平板結構負折射性能的模擬分析.pdf

1、工898‘87Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalSimulationofnegativerefractionpropertyinnovelall—dielectricplatestructureByZhifengLiuSupervisor：ProfbinYuanopticsSchoolofPhysicalScie

2、nceApril2010摘要摘要異向介質(zhì)是一種等效介電系數(shù)和等效磁導率同時為負的新型人工電磁材料，具有一系列反常的電磁特性。傳統(tǒng)的異向介質(zhì)材料一般都是基于Pendry教授的金屬諧振環(huán)陣列和金屬細線陣列發(fā)展而來，目前已有多種結構的異向介質(zhì)被設計和制造出來。并且在性能上都各具優(yōu)點，某些異向介質(zhì)的部分電磁性能甚至已經(jīng)非常完善。然而，異向介質(zhì)的設計不但要求帶寬大、損耗小，并且易于加工以及工作頻段的可平移性。這些就限制了金屬基異向介質(zhì)的進一步發(fā)展

3、。與之相比，電介質(zhì)結構異向介質(zhì)具有金屬結構異向介質(zhì)所不具備的優(yōu)點，它結構簡單，通常由簡單的介質(zhì)球或介質(zhì)柱構成，制作簡單，并且損耗率小，更易于向紅外，可見光頻段擴展。電介質(zhì)結構異向介質(zhì)的設計是本文的主要工作，在研究過程中，通過理論和軟件模擬等方法建立了一套系統(tǒng)的研究方案。論文的工作主要涉及以下的幾個方面。l對該新型全介電質(zhì)異向結構出現(xiàn)負折射性能的研究。(1)設計新的異向介質(zhì)并且通過對諧振峰值處的電磁場分析研究該材料在不同的諧振模式下的電磁

4、場的特點，初步得到了在一定的諧振模式下該結構可以形成統(tǒng)一的電諧振和磁諧振，具有負折射性能。(2)通過單元胞結構與諧振波長的比較肯定了有效介質(zhì)理論在該結構下的可行性，并用參數(shù)提取法得到該材料的電磁性性能色散曲線。由色散圖像很清楚的指認了發(fā)生負折射的諧振模式。(3)運用楔形結構來模擬折射場是驗證結構負折射性能的主要手段。該部分構建了兩種形狀相同，結構不同的楔形結構，并運用不同的模擬軟件驗證了該材料特定模式的負折射性能。2根據(jù)米氏散射理論，電