超透鏡的聚焦效應(yīng)研究.pdf

1、近幾年關(guān)于負(fù)折射率材料理論與實(shí)驗(yàn)的研究主要集中在能超越衍射限制進(jìn)行成像的透鏡上，這種特殊的透鏡一般稱(chēng)之為超透鏡。對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)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(xì)節(jié)信息的迅逝波部分在正的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率介質(zhì)中呈指數(shù)衰減而不能參與成像。超透鏡可以通過(guò)加強(qiáng)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(xì)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(chēng)為完美聚焦。能實(shí)現(xiàn)完美聚焦的平板透鏡可被廣泛應(yīng)用于近場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，非接觸性的感應(yīng)、成像與動(dòng)態(tài)掃描等技術(shù)。
　　 對(duì)于負(fù)折射率材料實(shí)現(xiàn)完美聚焦的相關(guān)理論研究主要涉及表面波、等離子體諧振等，對(duì)電磁波傳輸過(guò)程研究較少。另外，實(shí)驗(yàn)中超透鏡的材料選取，設(shè)計(jì)樣式都會(huì)對(duì)不同頻率電磁波的聚焦具有明顯影響甚至起到?jīng)Q定性的作用，而對(duì)這方面相關(guān)研究尚存在很大空間。
　　 如果將負(fù)折射率材料的超透鏡抽象成為一種調(diào)制函數(shù)，那么電磁波實(shí)現(xiàn)聚焦可以

3、看作是該函數(shù)對(duì)入射電磁波進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果。一方面，本文創(chuàng)新性的通過(guò)設(shè)計(jì)不同的調(diào)制函數(shù)來(lái)對(duì)電磁波波方程進(jìn)行調(diào)制，研究其傳輸特性及聚焦情況，在此基礎(chǔ)上考察能實(shí)現(xiàn)完美聚焦的調(diào)制函數(shù)所必須滿(mǎn)足的數(shù)學(xué)條件；同時(shí)首次設(shè)計(jì)復(fù)雜且具有較高維度的調(diào)制函數(shù)來(lái)表示多個(gè)超透鏡組，據(jù)此總結(jié)其對(duì)電磁波進(jìn)行完美聚焦的規(guī)律。另一方面，考慮到理論模擬中負(fù)折射率材料的選取及形狀的設(shè)計(jì)對(duì)電磁波實(shí)現(xiàn)完美聚焦的影響，本文運(yùn)用有限時(shí)域差分法(FDTD)，并選取金屬銀作為超透鏡以實(shí)現(xiàn)