负折射率材料中的慢光技术研究

首先阐述了负折射率材料的反常传播特性,并简要介绍了通常实现慢光技术的原理。随后分析了利用负折射率材料的波导结构实现慢光的几项关键性研究进展,并对含有负折射率材料的波导结构在室温固体条件下实现慢光的原理进行了总结,进而提出当前利用负折射率材料实现慢光所存在的问题以及研究方向,最后简要介绍了这一最新课题的研究意义和应用前景。     

高速光纤通信期盼负折射率材料

介绍了负折射率材料的概念、发展情况,以及负折射率材料引入到常规光纤和光子晶体光纤中将产生的特异现象,指出负折射率材料将在高速光纤通信系统的非线性补偿方面发挥独特的作用。     

左手材料理论及其应用

左手材料是一种介电常数和磁导率同时为负值的人工材料,这种材料具有负群速度、负折射率、逆多普勒效应和完美成像等多种奇特的物理性质.叙述了左手材料的概念和基本原理,简单回顾了左手材料研究的发展历程,介绍了左手材料的应用及其发展前景.     

不同负相对折射率材料的FDTD分析

负折射率材料的研究已成为近年来科研的热点.电磁波在负材料中的传播特性是研究的首要问题之一.利用一个正常材料包围负折射率材料块的区域模型,根据推广的Snell定理,分析在改变该模型正常材料区域的介电常数对材料交界面相对折射率的影响.通过FDTD法数值模拟了TE模电磁波在该模型区域的场分布.数值比较了改变该模型正常材料的介电常数和磁导率对其相对折射率、成像效果以及成像位置的变化.说明电磁波在不同正常材料包围的负材料块区域中传播,其折射规律仍然符合推广的Snell定理.     

左手材料的研究概述

随着研究的深入,左手材料的相关理论不断得到完善,应用逐渐深入,左手材料的物理特性也得到了优化。本文对左手材料的发展历史,基本原理,区别于传统材料的特性和最近的结构设计进展作了简要的介绍。     

数值研究负折射率超透镜近场亚波长成像

文章采用时域有限差分法研究负折射率平板超透镜的电磁聚焦现象,计算近场成像特性;计算结果给出负折射率平板透镜近场成像的波场分布,双波源的成像分辨率为四分之一波长,达到亚波长分辨效果。计算结果表明,负折射率超透镜近场亚衍射成像只在一定的参数条件下成立。     

含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波特性

利用转移矩阵法,研究了含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波性质。结果表明,这种结构可以同时实现窄带滤波和大范围宽带滤波的双重功能,宽带滤波的频率范围可以通过改变材料的折射率进行调节。研究还发现,结构的透射谱对入射角的变化很敏感,入射角增大时,通带向高频区移动;当负折射率材料具有色散时,宽通带的高度降低。     

左手介质材料的研究进展与应用前景

本文介绍了一种新颖奇特的物质——左手介质材料（left-handed materials，LHM），叙述了左手介质材料的发展简史、制备方法、基本性能，对其潜在应用前景进行了展望。     

中红外波长负折射率液晶材料

在包含碳化硅核壳微球的向列相液晶中,理论计算发现在13～13.2μm中红外波段范围出现了负折射率。由于强烈声子激化共振产生大的介电常数,碳化硅微球在13.1μm附近产生负磁导率。通过确定壳层材料的等离子参数,获得了负折射率。电磁模拟解释了负介电常数和负磁导率产生的机理。     

非线性负折射率材料表面TE电磁波的空间稳定特性分析

针对电磁波在正负非线性材料界面处的传播,研究了两种稳定状态下电磁波的物理特性。理论分析和数值计算表明,该界面处电磁波的传播存在着频率通带,且带宽仅与两种材料的固有属性有关。得出前向表面波和后向表面波均可以在这种非线性导波系统中传播,并且在一定条件下,随着频率的变化,前向表面波和后向表面波可以在两种材料中跃变。推论出两种稳定传播的电磁波场峰值位置随传播功率的变化也能实现在两种材料中跃变,并逐渐向界面靠近,而传播功率较大的稳定态电场峰值几乎靠着界面。     

负折射指数物质与潜在应用

根据负折射指数物质概念和负折射指数物质研究的最新进展,提出金属谐振环、光子晶体、和电感电容集总元件等负折射指数结构。依据归纳法并结合作者的工作提出了开展此项研究在理想透镜天线、相移器、平衡器、耦合器等应用。发现其在军事、通讯上可能应用,以及开辟新科学制造新器件的发展方向。     

含单层负折射率缺陷的光子晶体的光学特性

利用转移矩阵法研究了含单层负折射率缺陷的一维光子晶体缺陷模的光学特性。结果表明,随着缺陷层厚度的增加,缺陷模的频率呈现分阶段的变化。第一阶段为单调递增,第二阶段为过渡过程,第三阶段为单调递减。这些性质与缺陷层为正常材料的相应结构有很大的不同。尽管第三阶段与之有点相似,但此时移动的速度却较大。研究还发现,整个过程缺陷模移动得比缺陷层为正常材料时要快。     

新型电磁材料

左手材料是具有负折射率特征的新型材料。电磁波在这种材料中传播将具有不同寻常的特性。详细的回顾了这种新型人工电磁材料背景、研究进展,并着重介绍了这种材料在微波频段雷达成像,定向天线,隐形等军事领域的应用前景。     

新型结构左手材料的仿真设计与实现

左手材料通过其特殊的结构阵列来实现负的介电常数和磁导率,将之应用到天线罩、滤波器和天线等方面,可以较好地改善特性。2种新型左手材料结构被提出,分别是史密斯方形环的简化形式和P型结构,其中P型结构又包含基本形式与改进形式。针对这2种模型,利用仿真软件进行了仿真设计,发现这2种形式可以在4～6 GHz频段实现负的介电常数和磁导率,其中P型结构实现效果更好。     

厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板材料的传输特性

采用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式推导出厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板材料的传输公式,并利用其解析式进行数值计算和分析。研究结果表明:负折射率平板材料中的负折射率只影响光束的两次聚焦位置;光束参数不仅会改变厄米-余弦-高斯光束的轴上光强分布,还会改变横向光强的分布,但对厄米-余弦-高斯光束轴上最大光强和横向最大光强的位置均没有影响。     

电磁波在正负折射率介质界面上的传输特性

为了研究负折射率介质这种新型复合材料的电磁性质，利用麦克斯韦电磁理论对电磁波在正、负折射率介质交界面上的反射和透射特性进行了分析。得到了Snell反射定律和折射定律，反射系数和透射系数随入射角的关系（Fresnel公式）。结果发现Snell反射定律和折射定律仍然适用。但折射线与入射线位于法线的同侧；不论是腰波还是TM波，当以某一入射角入射时，反射系数都有可能变为零。这些结果对于设计新型的电磁学和光学器件具有指导性的意义。     

含负折射率介质布拉格微腔的缺陷模

研究了由正和负两种折射率介质交替排列构成的一维光子晶体布拉格微腔的透射谱和缺陷模性质,并将传输矩阵各矩阵元在中心频率附近采用泰勒展开并取一级近似,得到了中心频率附近缺陷模的透射率公式和品质因子公式。研究结果表明:一级近似法能很好地解释由于缺陷层厚度变化而引起的中心频率附近缺陷模频率变化的规律,缺陷模品质因子公式与数值计算结果十分吻合;处于中心频率处的缺陷模具有较高的品质因子,增大缺陷层厚度和布拉格镜周期数可提高缺陷模的品质因子。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。