微波左手材料及其应用前景

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负的人工周期结构材料,在其中传播电磁波的群速度与相速度方向相反,从而呈现出许多奇异特性.本文介绍了左手材料的基本概念、实现原理,综述了其在理论与实验研究方面取得的最新进展、研究热点、缺陷效应及实现负折射的其它途径.最后对左手材料的应用前景进行了展望.     

左手材料的研究与应用

本文从左手材料的概述、研究现状和应用几方面对左手材料的研究与应用进展进行了综述,希望对左手材料有一个比较全面的了解。     

基于双Y型金属条的二维左手材料设计

以经典的周期性排列金属细棒和开口谐振环结构左手材料为基础,提出了一种以氧化铝陶瓷片为介质板,平行金属片和细金属条附于其表面的双Y型二维左手材料结构。利用三维电磁仿真软件进行电磁仿真,通过Kramers-Kronig关系改进NRW算法计算等效参数。结果表明,该结构单元在9.3～17.3 GHz范围内均有左手通性带出现,相比于同类二维左手材料展现出更优秀的宽频带特性以及各向同性,具有更强的实用性和易拓展性。该研究对于未来二维左手材料的发展具有参考价值。     

左手材料在天线中的应用研究进展

从理论上解释了左手材料用于天线设计时实现天线高指向性、高效率、小型化以及大扫描范围的原因,重点介绍了基于金属谐振结构和复合左/右手传输线(CRLH TL)结构的左手材料用于天线设计时的研究进展,指出金属谐振结构在提高天线方向性、增大天线增益、减小天线体积等方面具有很大优势,CRLH TL结构在提高天线带宽、增加天线频带、增大漏波天线扫描范围等方面具有潜在的应用价值。     

左手材料的研究进展与应用前景

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负的人工复合材料,具有许多反常的物理性质,是材料、电磁、光学等领域的热门研究方向.在结合国内外研究现状的基础上综述了左手材料的理论、结构特征、制备工艺、性能测试等,最后探讨了左手材料的发展趋势、应用前景和亟需解决的问题,以期获得对左手材料更为深刻和全面的理解.     

基于对称H型的超宽带低损耗左手材料设计与分析

本研究基于电磁谐振理论和镜像对称原理,提出了一种结构简单的新型左手材料,该结构仅在介质板单面印制。通过理论分析、HFSS仿真软件、NRW(Nicolson-Ross-Weir)等效电磁参数提取以及FOM(figure of merit)系数计算验证了该结构的左手特性。结果表明:该结构在12.65～23.32GHz频率范围内具有等效介电常数和等效磁导率同时为负的特性,其左手频带的绝对带宽达到10.67GHz,相对带宽达到59.33%,最大单元损耗仅为0.29dB,远远优于传统的左手材料。     

左手材料设计与制备的研究进展

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负值的超材料,具有许多非常奇异的电磁学性质.阐述了左手材料的基本概念和性质,介绍了能够同时实现负介电常数和负磁导率的Ω形、S形和树枝等单一结构,综述了利用机械加工法和化学制备法制备的高频段负磁导率材料,以及基于耦合作用的电磁波垂直入射条件下左手材料的设计与制备方法,阐述了超材料负磁导率或左手行为的验证方法,最后展望了左手材料的应用前景.     

左手材料的研究进展

左手材料奇异特性使得它在隐身技术、通讯技术、新型信息技术等领域有重要的应用前景.本文综述了左手材料的研究发展概况,概括了近几年来成功设计的几种左手材料的结构,并展望了左手材料今后研究的重点、发展趋势及应用前景.     

左手材料的研究进展

左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ同时为负值的电磁材料.介绍了左手材料的基本原理,阐述了微波段、红外和可见光波段左手材料的实现方式,展望了左手材料的应用前景.     

左手材料设计的研究进展

阐述了左手材料的基本概念和性质,介绍了目前几种常见金属基元左手材料的结构、基本原理及特点,综述了左手材料近年来的研究动态及发展前景,指出左手材料要得到应用必须向低损耗和宽带宽方向发展。     

基于拟蒙特卡罗算法的材料表面结构对光子传播影响研究

为了解决材料表面结构对光子传播影响难计算的问题,采用拟蒙特卡罗算法。首先对材料的非线性吸收光分析;接着对左手材料折射率的空间分布进行周期性调制,使其不具有周期性结构;最后建立了拟蒙特卡罗模型。实验仿真得出入射光强趋于无穷大时存在激发态的非线性吸收现象,左手材料在中心频率及奇数倍频率附近透射率等于零,出现禁带,而在基频的偶数倍处光子禁带消失,拟蒙特卡罗算法的计算误差较小、处理时间较少。     

超材料的应用及制备技术研究进展

超材料是一类具有特殊性质、自然界中并不存在的人造材料。综述了单负超材料和左手超材料构型的研究进展和超材料在超分辨成像、电磁隐身和电磁吸波体等方面的应用。同时也对国内外主要超材料制备技术进行了分类和概述,包括电子束光刻、纳米压印技术和聚焦离子束技术等。最后对超材料的发展方向和应用方向进行了展望。     

左手材料对介质谐振腔谐振参数的影响

"左手材料"是与传统材料性质相悖的另外一种材料。根据"左手材料"的特殊性质,采用理论计算与模拟仿真相结合的方法,对影响谐振腔谐振参数的因素进行分析,得出了填充介质的材料属性与谐振腔品质因数、谐振频率的关系。结果显示,"左手材料"的填充,会影响谐振腔的品质因数,相较于介电常数,材料磁导率的作用效果更明显;"左手材料"可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率。这相较于传统理论而言有了进一步的进展,为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据。     

可见光波段超材料左手行为及左手异质结构捕获彩虹效应

基于自下而上的电化学沉积法,利用改进的工艺在一片ITO导电玻璃基底上制备双层银树枝多带光学左手材料,并测试其透射和平板聚焦行为。实验结果表明,样品在可见光波段出现3个透射通带,并且当入射光的波长为透射峰值波长时,在距离样品后表面半波长附近出现平板聚焦效应,充分证实了样品在可见光波段的左手行为。将两个相同的左手材料样品以一定的间距组合成一个左手异质结构,当一束复色光沿左手异质结构的中心线入射时,在左手异质结构中出现一条出现非常明亮的,由紫到红的彩色光带,表明不同波长的光在不同的位置停留下来,从而实现了光谱的空间分离,即捕获彩虹效应。     

YIG/SRR结构的磁可调太赫兹左手材料

利用钇铁石榴石(YIG)在外加磁场作用下,等效磁导率为负值和电谐振环结构可以实现负介电常数的性质,组合设计出了一种新型磁可调左手材料.通过理论分析与计算表明,该结构在太赫兹频段范围内实现了左手通带,且左手通带可以随着外加磁场的增大而产生蓝移,达到了磁可调的目的.该结构具有通带性能良好、损耗低、制作方便等优点,在未来太赫兹波功能器件设计中具有广泛的应用前景.     

负折射率材料的研究进展

负折射率材料由于其独特的性质引起了人们极大的兴趣。介绍了负折射产生的原理及其奇特性质，着重阐述了实现负折射材料的3种主要方法：双负介质实现负折射、左手介质实现负折射和光子晶体实现负折射。分析了各种方法在实现光频段低损耗负折射材料中的可行性及纳米技术发挥的重大作用。     

超材料与自然材料融合的若干思考

<正>一、超材料的崛起进入21世纪以来,超材料(Metamaterials)作为一种新的概念进入了人们的视野,引起了科技界、工业界和军界的广泛关注,并成为跨越物理学、材料学和信息学等学科的比较活跃的前沿研究领域。超材料的定义是:具有自然界中的材料所不具备的超常性质的人工材料,其超常特性来自于其人工结构而非材料自身。广义的超材料包括左手材料、光子晶体、隐身衣结构材料、非正定介质材料等。     

基于两组对称开口环结构的可开关双频段左手材料

本文设计了一种可开关的双频段左手材料,该结构在聚酰亚胺介质基板上面放置了两组对称的开口环结构,背面放置3条相同的金属铜线.通过在谐振环的开口间隙处加载RF MEMS开关来控制磁响应从而实现可开关的双频响应.运用高频电磁仿真软件HFSS对不同开关状态下该结构的电磁特性进行仿真研究,结果表明:当开关处于不同状态时,该结构可分别实现低频、高频和双频可开关的负折射率和左手特性.该研究结果对拓展左手材料在不同频段的应用具有潜在的应用价值.     

基于十字线与双开口环结构的双频段左手材料

本文提出一种将十字线与双开口环相结合的微波双频段左手材料,在介质基板正反两面刻蚀相同的十字线与双开口环,组成两个不同的谐振器.通过高频电磁仿真软件HFSS对其电磁特性进行数值研究.结果表明:当电磁波垂直于入射时,在两个磁谐振器上出现两个相应的电磁谐振而导致双频段的负折射率,且具有负的介电常数和负的磁导率,表现为左手特性.同时,通过对谐振点处电流分布图分析,进一步验证了仿真结果的正确性.最后讨论了该材料的主要结构参数对谐振特性的影响.     

“电磁超材料”专题序言

正电磁超材料是一种具有优异电磁特性的人工复合结构或复合材料。这种新材料的构想起源于1968年苏联物理学家Veselago教授提出的介电常数和磁导率同时为负值的"左手性物质"的理论推测。虽然推论出其具有多种颠覆性的奇异效应,如负折射、"逆行光波"、反常多普勒效应、倏逝波放大、完美透镜效应以及负切伦科夫辐射等,但是当时并没有引起太多的关注。直到2000年Smith等人在实验上证实了双负