各向异性人工媒质中的Goos-Hanchen相移

本文从理论上探讨了各向异性的人工媒介与空气界面的Goos-Hänchen相移,然后通过数值计算证实了理论的分析结果。再研究了人工媒质的耗散对Goos-Hänchen相移的影响。Goos-Hänchen相移的符号和大小取决于不同的电磁参数、入射角以及各向异性人工介质板的厚度。同时不同于无耗散的各向异性的介质板,在弱耗散的情况下,耗散对横向的相移产生了很大的影响,在一定的条件下,介质弱耗散可以产生很大的影响。这种特殊的现象可应用于光学装置设计中。

兼容4G/WiFi/WiMAX的新型宽带人工电磁媒质天线设计

设计了一款新颖的基于互补开口谐振环结构和条形缝隙的贴片天线。通过在金属贴片上蚀刻圆环形互补开口谐振环结构,并且在金属接地板上蚀刻条形缝隙完成天线的人工电磁媒质结构设计,它们和介质板共同作用将天线工作频段明显扩宽到1.7-2.98 GHz和3.99-5.34 GHz。该天线仅使用单层双面覆铜板即可完成加工,具有结构简单的特点。同时,天线的电尺寸仅有0.408λ0×0.408λ0×0.008 6λ0（在天线最低工作频率1.7 GHz处）,且最大增益为6.04 d Bi;可以同时兼容中国的第四代（4G）移动通信的所有频段（1.88-2.66 GHz）、Wi Fi频段（2.4-2.484 GHz）和微波存取全球互通（Wi MAX）频段（2.5-2.69 GHz）。

太赫兹温控电磁诱导透明人工电磁媒质的研究

利用新型人工电磁媒质来模拟电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)现象是新兴的电磁学研究方向,有望让本属于量子光学领域的EIT现象的高Q值、低损耗和大群折射率等优势得到更广泛的应用。文章在传统太赫兹EIT人工电磁媒质的设计中引入了高温超导材料钇钡铜氧(YBCO),通过温控的方式改变YBCO的电导率进而影响YBCO薄膜的介电性质,实现了主动式的类EIT现象并对EIT人工电磁媒质的调谐特性进行了动态的分析,为开发利用类EIT效应的新型太赫兹调制器件和可调谐的慢光、延时器件提供了新思路。

太赫兹人工电磁媒质研究进展

近年来,随着太赫兹科学技术的发展,越来越多的科学家向太赫兹间隙这一传统空白领域发起挑战.其中,人工电磁媒质因为能够设计太赫兹波段中紧缺的功能器件而受到广泛关注.近年来,对人工电磁媒质尤其是太赫兹方面的研究进展突飞猛进.人工电磁媒质的性质不仅仅由其构成材料决定,更与其结构单元的形状和空间排布密切相关.本文介绍了人工电磁媒质在太赫兹波段的发展、原理、设计和应用,并着重介绍完美吸波器和人工表面等离激元,为太赫兹波段功能器件的研究提供了参考,并对可能的发展方向予以展望.

新型人工电磁媒质二维近场分布的自动测量

新型人工电磁媒质是当前电磁学、物理学、光学、材料科学及交叉学科的热门研究领域之一,二维近场测量系统是用来探测这种新型人工电磁媒质内外场分布的装置,对该领域的发展具有举足轻重的作用。本文详细介绍了我们所构建的新型人工电磁媒质二维近场测量系统及其软件控制平台。在这套系统里,安捷伦矢量网络分析仪被用来探测新型人工电磁媒质的场分布,探测区域由一对正交的电移台平扫获得,整个系统的运行由一个软件控制平台协调。本文给出了来自二维近场测量系统的部分测量结果。

太赫兹宽带调频人工电磁媒质研究

新型人工电磁媒质具备自然界材料所不具备的一些电磁响应特性,因而成为当今科学研究的前沿.设计了一种新型温控THz宽带调频人工电磁媒质,在THz波段下其谐振频率能随温度实现连续可调.该人工电磁媒质由一系列金属SRR和置入SRR开口处的半导体InSb材料构成,通过改变温度可实现调频现象,调频范围宽达50%.温度的升高引起半导体材料载流子数目的增加,近而影响InSb的介电性质,从而实现谐振频率的移动.该温控宽带调频人工电磁媒质为太赫兹波段调频设备的实现提供了一定的借鉴意义.

波导式双正-近零媒质加载双频微带天线

提出了一种基于嵌入式弯曲线(EML)和互补金属开口谐振环(CSRR)结构的波导式双正-近零分层人工媒质,将其加载在微带贴片天线上以实现双频工作特性。理论分析以及仿真和实测结果表明:加载了分层人工媒质的双频微带天线,两个最低阶谐振模式分别是TM010和修正型TM020模式,且该天线在这两个谐振频点上具有比较一致的边射式辐射特性。本文提出的双频微带天线具有结构紧凑、易于用印刷电路板工艺进行一体化制造的优点。

基于钛酸锶钡介电非线性效应的可调谐太赫兹人工电磁媒质

数值仿真研究了内嵌钛酸锶钡薄膜夹层的金属网格谐振单元人工电磁媒质的谐振行为.垂直电磁波激励下,电磁响应频率随着内嵌夹层钛酸锶钡薄膜介电常数的变大呈现红移,调谐率为22.6%.本文提出的人工电磁媒质调谐方法只需要以结构单元的上下两层金属图形本身作为电极对内嵌夹层钛酸锶钡薄膜施加电压,极大地简化了可调谐人工电磁媒质的制备及应用,在太赫兹人工电磁媒质调制器等方面具有潜在的应用.

共享孔径人工电磁媒质设计及其在高增益低雷达散射截面天线中的应用

提出了一种具有部分反射特性和吸波特性的共享孔径人工电磁媒质(shared aperture metamaterial,SA-MTM).该媒质由上层斜十字金属图案加载集总电阻的吸波表面、下层开条带缝隙金属面的部分反射表面以及中间介质层构成,吸波表面和部分反射表面在垂直维度上共享了一个物理孔径使该媒质同时实现了吸波特性和部分反射特性.将SA-MTM与天线一体化设计,利用SA-MTM的部分反射表面和天线表面构成的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)谐振腔提升天线的增益,利用SA-MTM的吸波表面吸收入射电磁波实现低雷达散射截面(radar section cross,RCS)天线的设计.仿真和实验结果表明,SA-MTM的加载使天线的前向增益在5.57—5.94 GHz的工作带宽范围内都提升了3 d B以上,且天线的后向RCS在2—9 GHz范围内都有明显的减缩.该研究成果克服了天线辐射性能和散射性能无法兼顾的矛盾,对高增益低RCS天线的设计具有重要的指导意义.

基于十字及其互补形电磁微结构吸波体的传感特性

基于时域有限积分计算方法和自由空间实验方法,系统地比较分析十字形超材料吸波器(CSMA)和互补十字形超材料吸波器(CCSMA)的电场极化特性,TE/TM模斜入射角敏感特性及吸波机理。CSMA和CCSMA吸波强度/反射率均可应用于TE模入射波角度传感器设计,而对TM模,CCSMA谐振峰发生明显红移,可应用于频率传感/探测器设计。将吸波体表面覆盖不同厚度的待测样品,两种模型谐振频率均随着磁导率增加而红移,CSMA吸波强度呈线性递减,且厚度越大,敏感度越高; CCSMA与磁导率没有依赖关系,仍旧保持最好吸收。

等离基元诱导透明的等效模型分析

电磁诱导透明现象因在慢光、光存储和非线性光学等领域的广泛应用,而成为当今科学研究的热点。因此利用人工电磁媒质实现的电磁诱导透明现象,即等离激元诱导透明,也引起了广泛的研究。文章论述了等离激元诱导透明的基本原理及研究现状,并重点分析了谐振子模型、电路模型以及耦合模理论三种等效模型,为进一步深入探究等离激元诱导透明提供了一定的理论研究基础。