超透鏡的聚焦效應研究.pdf

1、近幾年關于負折射率材料理論與實驗的研究主要集中在能超越衍射限制進行成像的透鏡上，這種特殊的透鏡一般稱之為超透鏡。對于傳統(tǒng)的光學聚焦器件始終存在衍射限制是由于它只能傳輸從光源發(fā)出的行波部分，而光波中攜帶著物體細節(jié)信息的迅逝波部分在正的介電常數(shù)和磁導率介質中呈指數(shù)衰減而不能參與成像。超透鏡可以通過加強迅逝波使其參與聚焦和成像，由于迅逝波帶有入射電磁波大部分細節(jié)信息，因此，這種有迅逝波參與的超越衍射限制的成像能保留電磁波的全部信息，這種聚焦就

2、被稱為完美聚焦。能實現(xiàn)完美聚焦的平板透鏡可被廣泛應用于近場數(shù)據(jù)存儲，非接觸性的感應、成像與動態(tài)掃描等技術。
　　 對于負折射率材料實現(xiàn)完美聚焦的相關理論研究主要涉及表面波、等離子體諧振等，對電磁波傳輸過程研究較少。另外，實驗中超透鏡的材料選取，設計樣式都會對不同頻率電磁波的聚焦具有明顯影響甚至起到決定性的作用，而對這方面相關研究尚存在很大空間。
　　 如果將負折射率材料的超透鏡抽象成為一種調制函數(shù)，那么電磁波實現(xiàn)聚焦可以

3、看作是該函數(shù)對入射電磁波進行調制的結果。一方面，本文創(chuàng)新性的通過設計不同的調制函數(shù)來對電磁波波方程進行調制，研究其傳輸特性及聚焦情況，在此基礎上考察能實現(xiàn)完美聚焦的調制函數(shù)所必須滿足的數(shù)學條件；同時首次設計復雜且具有較高維度的調制函數(shù)來表示多個超透鏡組，據(jù)此總結其對電磁波進行完美聚焦的規(guī)律。另一方面，考慮到理論模擬中負折射率材料的選取及形狀的設計對電磁波實現(xiàn)完美聚焦的影響，本文運用有限時域差分法(FDTD)，并選取金屬銀作為超透鏡以實現(xiàn)