基于超常材料新型諧振腔的研究.pdf

1、超常材料由于具有奇異的電磁特性從而引起了人們?cè)絹?lái)越大的研究興趣。自從2000年世界上第一塊微波段超常材料被制作出來(lái)，短短十多年時(shí)間，超常材料的研究就風(fēng)靡全球，現(xiàn)已形成了四大研究領(lǐng)域：超常材料存在性的論證、超常材料電磁特性分析、超常材料構(gòu)造技術(shù)研究和超常材料的應(yīng)用研究等。本文在總結(jié)前人有關(guān)超常材料研究成果的基礎(chǔ)上，提出將超常材料應(yīng)用到Fabry-Perot諧振腔的設(shè)計(jì)中調(diào)控和改善現(xiàn)有常規(guī)諧振腔的性能。
　　超常材料是由空間上周期性排

2、列的諧振單元組成，而單元結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生的等離子體諧振將會(huì)產(chǎn)生負(fù)的介電常數(shù)和負(fù)的磁導(dǎo)率。這種“雙負(fù)”的超常材料便具有了普通材料所不具有的超常特性，如左手特性、后向波特性、負(fù)折射特性、逆多普勒效應(yīng)以及逆切倫科夫輻射效應(yīng)等。更為重要的是，人類(lèi)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，通過(guò)超常材料的單元結(jié)構(gòu)調(diào)控超常材料的電磁特性。本文利用超常材料上述電磁特性的可調(diào)控性調(diào)控和改善Fabry-Perot諧振腔的性能，在諧振腔的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　

3、　本文主要完成了如下三個(gè)方面的工作：
　　一、設(shè)計(jì)了三種光波段的負(fù)折射超常材料。通過(guò)CST軟件仿真分析了諧振單元參數(shù)、諧振單元層的厚度以及諧振單元間距對(duì)超常材料性能的影響。結(jié)果表明，隨著諧振單元尺寸呈比例增加，諧振頻率近似發(fā)生單調(diào)平移；通過(guò)調(diào)節(jié)諧振單元參數(shù)，可以調(diào)節(jié)諧振頻率以及響應(yīng)帶寬。
　　二、設(shè)計(jì)了Fabry-Perot諧振腔。通過(guò)CST軟件下的建模仿真，分析了電磁耦合孔尺寸，反射面大小對(duì)Fabry-Perot諧振腔性能

4、的影響。結(jié)果表明，電磁耦合孔尺寸只會(huì)影響諧振的強(qiáng)弱而反射面的大小決定了是否產(chǎn)生諧振并影響本征模式。
　　三、設(shè)計(jì)了基于超常材料的新型Fabry-Perot諧振腔。通過(guò)在CST軟件下的建模仿真，分析了超常材料對(duì)Fabry-Perot諧振腔的橫、縱模模式的影響。結(jié)果表明，通過(guò)負(fù)折射超常材料可以調(diào)節(jié)“超常Fabry-Perot諧振腔”的橫、縱模模式。更重要的是，“超常Fabry-Perot諧振腔”突破了最小半波長(zhǎng)腔長(zhǎng)的限制，實(shí)現(xiàn)了更小的