零折射率超材料中嵌入椭圆介质柱的传输特性

对零折射率超材料中嵌入椭圆型介质柱的传输特性进行了理论研究.推导了平板金属波导中零折射率超材料夹层内嵌入椭圆型介质柱的传输系数,得到全透射和全反射的条件.通过数值计算和软件COMSOL仿真结果的对照,验证了计算结果的正确性.在此基础上,分析了发生全透射与全反射时各区域的电磁场特征及与参数的依存关系.另外,对椭圆介质柱内发生的谐振现象以及椭圆介质环内出现的回音壁模进行了讨论.其结论对于设计新型超电磁材料折射率传感器、聚能器及电磁开关等方面的应用具有重要的理论指导意义.     

基于多路径正反馈机制的零折射率超材料高效纳米激光器（英文）

对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低。为了解决上述激光器所面临的缺陷,利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁。对于此腔,以不同路径入射于腔壁的光子,都可以重新汇聚到原子所在的位置。经过多次正反馈,最终以垂直于腔壁的方向辐射出去,避免了光子在偏离激射方向上的耗散。此外,该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关。随后,通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁,当在腔中引入增益材料时,可以观察到明显的激射行为。与单个零折射率材料构成的腔相比,该腔的阈值更低,发射强度更大,从而提高了激射的效率。     

零折射率超材料研究进展

近年来,具有自然界中天然媒质所不具备的特殊性质的电磁超材料在很多领域引起了广泛关注。零折射率超材料（ZRIM）是一种相对介电常数和磁导率为零的特征材料,在光学领域具有很多独特的特征,主要表现在波长拉伸、相位一致以及隧道效应等方面。介绍了几种典型的ZRIM结构以及ZRIM结构中实现的性质,包括无限大波长、均匀场分布等。讨论了ZRIM结构的实现在物理光学中的重要应用,比如定向发射、发射增强、边界态分析以及光的捕获。基于零折射率的性质以及特征的研究,为新器件开发、新光学元件的基础研究提供了相应的参考和指导。     

基于各向异性混合介质近零折射率超材料的高增益微带天线

根据斯涅尔定律,透过近零折射率超材料(Near Zero Index Metamaterials,NZIM)的电磁波会变为垂直于超材料表面的高指向性波束。这种特性使NZIM材料被广泛应用于高增益及高定向性天线设计中。基于此,设计一款基于各向异性混合介质近零折射率超材料的高增益微带天线。混合介质超材料单元由F₄BM介质及高纯度铜导体组成。根据金属等离子体理论,金属阵列等离子体频率与入射波谐振频率相近时,会呈现近零介电常数。通过合理调节金属半径及介质单元周期,最终使该混合介质在9.5～10.2 GHz频段内折射率近零且等效阻抗接近1,能够与空气匹配。对基于混合介质超材料的微带天线进行加工测试,结果表明,加载混合介质覆层后,微带天线增益明显提高,最大增益提高4.1 dB。     

太赫兹波在谐振环多层超材料传输特性的研究

利用时域有限积分法研究了太赫兹波在谐振环多层超材料的传输特性。结果表明,对于尺寸相同的谐振环构成多层超材料,超材料从1层变化到5层时,在共振频率0.80 THz处,谐振谷值从-17 dB～-44 dB,共振明显比单层强很多。对于不同尺寸谐振环构成多层超材料,共振频谱带宽明显增强,半高全宽从0.08 THz变化到0.26 THz。结果表明,多层超材料具有比单层更好的太赫兹波特性,这些传输特性为太赫兹波滤波器、吸收器及偏振器等器件设计具有重要价值。     

基于零折射超材料的双频高增益微带天线*

基于双面对称单环开口谐振器对结构奇异的电磁特性,设计了一种频率可控的各向异性零折射超材料。将这种零折射超材料应用于普通双频微带天线,制备了中心频率为5. 15GHz 和6. 8GHz 的零折射双频微带天线。仿真和测试结果显示,由于零折射超材料的引入,天线的侧向辐射减弱,方向性增强。在低频工作时,零折射微带天线E 面和H 面半功率波束宽度分别减小了29°和10°,增益提高了2. 2 dB。在高频工作时,零折射微带天线E面和H 面半功率波束宽度均减小了16毅,增益提高了2. 4 dB。将零折射超材料应用于微带天线的介质基板,为高性能双频微带天线设计提供了有效途径。     

基于电磁超材料无线电能传输系统设计与优化

针对MCR-WPT系统传输效率受线圈位置以及线圈之间传输介质影响的问题,该文利用理论推导的方法,得出传输介质与传输效率的关系,并在MCR-WPT系统中引入新型具有磁负特性的电磁超材料,改变了系统传输介质特性.并设计一种新型磁聚焦器,利用有限元仿真验证了磁聚焦器对电磁波有较好的聚集作用.结合理论推导与仿真分析,结果表明添...     

脊背型介质加载表面等离子体波导传输特性研究

为降低传输过程中的损耗,加强介质加载等离子体波导的模式场约束,并且优化等离子体波导的传输性能,对基于介质加载的表面等离子体波导的传输特性做了进一步的研究,设计了一种脊背型介质加载等离子体波导,并对其模式场分布及其传输参数随波导中的几何参数与电磁参数的变化关系做了相应的研究。仿真结果得出:基模的电场分量主要分布在该结构的金属/介质层1界面。该模式的传输特性,随着该波导的几何参数的变化而发生相应改变,因而可以通过改变这种结构的几何参数,对场实现有效控制,使其局域性明显增强。     

基于近零指数超材料的频分复用信息传输

面向高速传输信息的需求,基于近零指数超材料概念提出了一种全新的频分复用实现架构. 所采用的近零指数超材料由一块近零介电常数背景和任意排列的光学掺杂异质体构成. 解析理论表明,光学掺杂异质体可以灵活调控近零指数超材料整体的等效磁导率以及传输响应,所以在其周围环绕金属屏蔽环并加载开关,即可实现对多频带传输幅度的独立调制. 数值仿真和理论计算结果表明,当加入N个光学掺杂异质体,即可形成N路信息传输通道,有效提升信道容量. 基于近零指数超材料的频分复用实现架构具有部署灵活、易于调节等优势,且近零介电常数响应可以在微波、太赫兹乃至光学波段被实现或模拟,因而所提出信息传输架构可以在广阔的频段具有良好的应用前景.     

光波在含特异材料的环形腔内的传输特性

基于光线传输矩阵理论,研究了含特异材料环形腔内光波光斑半径和相对光强的分布特性.结果表明:以负折射率材料内部作为起始位置,光波传输一周后,子午面和弧矢面光斑半径均较大,中心光强较弱.当光波离开负材料后,光斑半径迅速减小,由于凹面镜的影响,在其表面又达到极大值,但较负材料内部光斑半径小很多.当光波传输起始点远离凹面镜后,光斑半径依次减小,在两平面镜中心达到最小值,此时中心光强最大.在此基础上,分析了负材料长度和介质折射率对光波束腰半径的影响.研究发现,介质长度对环形腔内子午面和弧矢面的束腰半径影响较小,但介质折射率对负材料内部束腰半径的影响较大.     

共面负折射指数波导的电容缺陷对传输特性的影响

在实际负折射指数漏波天线加工中经常出现误差.文章研究了负折射指数漏波天线的电容缺陷对传输特性的影响.利用缺陷负折射指数理论,得出当电容缺陷刚引入时,传输特性变化极其明显,而电容缺陷变大时,传输特性变化将很小,因为间距的变化破坏了负折射指数漏波天线整体对称性.     

一种带传输零点交指带通滤波器的设计

通过在带状线交指滤波器的输入端并联一个λ／4开路谐振器,构成了一种改进型的交指带通滤波器。该滤波器在阻带特定频率处产生传输零点,且该零点位置可任意选择,较大地改善了滤波器带外的抑制。结合ADS仿真软件设计了一个C波段带传输零点的带状线交指滤波器,仿真结果表明,该方法可行有效,适合于工程应用。     

零点可控的1／4波长谐振器滤波器

基于微带耦合线零点产生原理,并结合奇偶模分析方法,设计了一种零点可控的1／4波长谐振器滤波器,其工作中心频率为2GHz,零点频率为3．06GHz,带宽为190MHz。微带谐振器的长度为中心频率1／4波长,其中耦合长度为零点频率处1／4波长。研究结果表明该滤波器可以通过调节谐振器的耦合长度实现有限频率的传输零点的控制。与传统的滤波器相比,此滤波器具有结构尺寸小,零点可独立控制的优越性。     

具有传输零点的片式LTCC滤波器的设计与实现

带通滤波器是无线通信中重要的元器件之一,其小型化具有重要意义.研究设计了一种改进型的梳状线LTCC滤波器.在一般抽头式梳状线滤波器设计的基础上,通过增加输入输出级之间的交叉耦合,引入了传输零点,并结合电路仿真以及三维电磁场仿真,辅之以DOE(design of experiment)的设计方法,设计出了一种高抑制、低插损的滤波器,实际测试结果与仿真结果吻合较好.由于采用了LTCC多层结构,该滤波器体积非常小,是标准的片式元器件封装.具有较强的实用性.     

基于LTCC带传输零点的带通滤波器

采用低温共烧陶瓷（LTCC）技术设计了带传输零点的带通滤波器,利用三维叠层结构实现了滤波器的小型化设计,借助HFSS仿真软件对滤波器参数进行优化仿真,改善了滤波器的传输特性,有效压缩了本振信号,满足了该带通滤波器设计指标和小型化的目的。     

介质填充非对称倒梯形单脊波导传输特性研究

倒梯形单脊波导具有衰减常数小、特性阻抗低、功率容量大的特性,故其适用于微波传输.研究发现填充介质倒梯形脊波导有利于实现波导小型化.采用有限元法结合Matlab编程,研究了不同对称度下的填充非对称倒梯形单脊波导的截止波长、单模带宽、衰减常数、功率容量和特性阻抗.研究结果表明:对称度较小时,填充位置在短臂侧时所得的截止波长最长,单模带宽最宽,功率容量最大,阻抗特性最小.研究结果将为填充非对称倒梯形单脊波导的应用提供理论依据.     

附加传输零点的小型多层LTCC带通滤波器设计

提出了一种小型多层低温共烧陶瓷(LTCC)三级带通滤波器的结构并给出其设计方法。该滤波器采用阶跃阻抗谐振器(SIR)作为谐振单元,可以有效缩短谐振器长度。各级谐振器分别位于两个平面,且采用紧凑的旋转对称结构,极大地减小了体积。通过在输入输出抽头之间跨接电容的方法增加了一个传输零点,使得滤波器频响曲线更为陡峭。该滤波器尺寸小,谐波抑制能力强,在小型化微波通信系统以及雷达系统中有着广阔的应用前景。     

作图法求解光学微球腔的本征模

提出一种用作图法求解光学微球腔体本征膜的简便方法。根据光纤耦合时产生的回廊模（WGM）特点，利用对光场做近似处理得出的本征方程，采用Matlab作图求解出本征模。对比实验测得的数据可以看出，相对误差在0．1％以内。与一般的近似公式求解方法相比较，求解的结果更准确，而且计算方法更简便。