双负介质对一维光子晶体量子阱透射谱的影响

为设计高品质的光学滤波器和光学开关,用传输矩阵法研究双负介质对一维光子晶体量子阱(AB)m(CBAABC)n(BA)m透射谱的影响,结果表明:当C层为双正介质时,光量子阱透射谱中出现2n+1条窄透射峰,当C层为双负介质时,呈现简并现象,光量子阱透射峰中仅出现2n-1条窄透射峰;当C层双负介质折射率负值增大时,光量子阱透射谱向禁带中心两侧移动,同时透射峰的品质因子快速提高;当C层双负介质光学厚度负值减小时,光量子阱透射谱向禁带中心靠拢,同时透射峰的品质因子迅速提高;光量子阱透射品质因子对双负介质光学厚度的响应灵敏度高于对折射率负值的响应。双负介质对光量子阱透射谱特性的影响规律,可为光子晶体理论研究及新型量子光学器件设计提供参考。

线电流源激励下正多边形双负介质柱的聚焦特性

利用时域有限差分法分别分析了线电流源激励下,正三角形、正四边形和正六边形双负介质柱的近场分布。发现对于介电常数和磁导率都很小且无耗的双负介质柱,当激励位于正多边形顶角角平分线的外延长线上时,在双负介质柱内部不会出现焦点。将该电磁模型同Arslanagic等人介绍的方法进行了比较,证明了电磁模型的有效性。

含双负介质一维光子晶体量子阱的透射谱研究

用传输矩阵法研究一维光子晶体(AB)_m(BACAB)_n(BA)_m的透射谱,研究发现:在双正介质和含双负介质情况下,归一化频率1.0ω_0/ω处光子晶体(BACAB)_n的能带皆处于光子晶体(AB)_m(BA)_m的禁带中,均构成以ω/ω_0处为对称中心的光量子阱结构。光量子阱透射谱出现对称分布的共振透射峰,呈现明显的量子化效应,透射峰数目和位置可由n调节控制,且双正和含双负光量子阱结构的透射谱结构相同,但后者的透射峰带宽、间距比前者大。该特性可用于设计红外波范围内的可调性多通道滤波器和光开关等。

基于Mie级数的金属球被双负介质覆盖的电磁散射

针对双负介质的电磁特性问题,用Mie级数解研究了金属球被双负介质覆盖的散射截面。推导了可以用于计算双层均匀色散介质球电磁散射的Mie级数解。计算了阻抗匹配的、理想的、均匀的双负介质球的散射截面,其后向雷达散射截面接近于零,同时与文献结果对比验证了算法和程序的正确性。比较了金属球被双负介质和铁氧体覆盖的散射截面。基于Mie级数解讨论了金属球被不同介质参数双负介质覆盖的后向雷达散射截面,计算结果表明,双负介质不同介质组合对金属球后向散射截面有一定影响。

金属目标覆盖双负介质时的宽带散射

由双负介质的本构关系出发,利用时频转换关系,推导出了描述双负介质中电磁场与电磁流的微分方程组。将该方程组按标准Yee元胞差分离散时电场和磁流在整数时间步取值,磁场和电流在半整数时间步取值。电流在电场的节点取样而磁流在磁场的节点取样,得到用于FDTD计算的三维递推表达式。讨论了双负介质和双正介质交接面处介质参数的处理方法。随后,与文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。最后,计算了金属目标覆盖双负介质时的宽带散身,结果表明双负介质覆盖层可以在宽频段内减小金属目标的后向RCS。

双负介质覆盖导体球宽带散射特性分析

从双负介质的本构关系出发,给出了描述双负介质场与流的微分方程组,将其离散得到用于FDTD计算的三维递推表达式。与文献[5]结果对比并验证了本文该算法和程序的正确性。最后,计算了导体球覆盖双负介质或等离子体时的电磁散射。计算表明:由于模拟的双负介质是匹配介质,其吸波性能要明显地优于等离子体的;适当选取双负介质参数,可以使双负介质包层有效地减小目标的雷达回波。

基于移位算子法高斯波束与双负介质板相互作用的FDTD分析

以磁导系数μ为例推导了处理双负介质本构关系的移位算子法。将μ表示以jω为自变量的Padé近似,用/t代替jω,过渡到时域,再引入离散时域移位算子代替时间微分算子来处理Padé近似形式的μ,进而推导出FDTD计算中时频电磁场中磁感应强度B和磁场强度H之间的关系。最后用基于移位算子的FDTD方法仿真了电磁波与各种双负介质板的相互作用:负折射、相位补偿、平凹双负透镜成像。

含有损耗双负介质的棱镜波导中古斯汉森位移特性研究

研究含有损耗的双负介质导波层的棱镜波导耦合系统中的古斯汉森(Goos-H?nchen,GH)位移增强效应。采用稳态相位理论得出了GH位移的表达式,并推导出获得较大GH位移的充分条件;通过仿真分析,研究了介电常数、包层和导波层的厚度对GH位移的影响,同时验证了增强GH位移的充分条件的有效性。结果表明,利用双负介质做棱镜波导系统的导波层可以有效克服材料自身带来的损耗,实现较大值的GH位移;同时,系统中的GH位移极大值对包层和导波层的厚度的微弱变化(1纳米)十分敏感,可用来制作高灵敏度的表面平整度探测器。

含单负或双负介质光子晶体的传输矩阵和色散关系

基于Maxwell的电磁场理论,推导了平面电磁波在ε>0、μ<0或ε<0、μ>0的介质(简称单负介质,SNG),或ε、μ同时为负的介质(简称双负介质,DNG)中传播的传输矩阵。对于不同的偏振态,采用不同的修正导纳,则传输矩阵具有相同的形式。对于SNG或DNG构成的光子晶体,利用周期性条件,进而得到了一维无限周期光子晶体的色散关系。

基于移位算子法双负介质散射的FDTD分析

双负介质的介电系数和磁导系数均为频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用时域有限差分(FDTD)方法计算双负介质中波的散射和传播带来困难。文中以相对磁导系数为例,引入Padé近似和离散时域移位算子,推导了处理双负介质本构关系的移位算子法。移位算子法数值仿真双负介质负折射效应的结果与文献辅助差分方程法的结果吻合,证明了算法的有效性。最后,用移位算子法计算了金属柱覆盖不同参数双负介质时的后向散射,探讨双负介质在隐身方面的应用前景。

双负介质中电磁波传播的各向异性非协调有限元分析

研究了三维双负介质中麦克斯韦方程的各向异性非协调有限元方法.一个低阶非协调长方体元被分别用于半离散和全离散混合元格式.同时,在各向异性网格下给出了方程中四个变量的误差估计.

电磁波与双负介质板相互作用的FDTD分析

由双负介质本够关系出发,将其相对磁导系数表示为以jω为自变量的Padé近似形式,利用时频转换关系jω→/t,引入离散时域移位算子代替时间微分算子,推导出FDTD计算双负介质的递推表达式。针对双负介质的电磁特性问题,用基于移位算子的FDTD方法研究了电磁波与各种双负介质的相互作用:会聚效应、相位补偿、高指定向性、减小金属后向散射,探讨双负介质在平板成像、谐振腔、天线、隐身方面的应用前景。

红外波段双负介质的研究进展

介绍了红外波段双负介质的最新进展,阐述了3种在红外波段实现负折射率的方法,包括简单的短线对结构、镀膜的Polaritonic球结构以及树枝状单元结构,并对比了各种方法的优缺点和制作工艺实现的难易程度,总结了双负介质的现状及未来发展的趋势。

一种双开口谐振环结构的新型双负介质

提出了一种双开口谐振环结构的新型双负介质单元模型,该模型集电、磁谐振于一体,结构简单。用时域有限差分法和CST软件对该新型结构进行了模拟对比,并对其物理机理进行了分析,解释了其双负效应发生的原因。从电磁波理论出发,导出了波导中双负介质参数的反演公式,推广了通常提取介质参数的NRW方法,并由此提取了新型双负介质的等效电磁参数。结果表明:在频率10.3 GHz附近其等效介电常数和等效磁导率的实部同时为负值,确定了其双负效应的存在。

对Engheta双负介质谐振腔的研究

针对"Engheta"所提出的一维双负谐振腔物模型进行进一步的理论探讨,分析了满足谐振方程的两组物理解,并就普通介质层和双负介质层界面发生反射时谐振腔的共振条件和稳定性进行分析,讨论普通介质层和双负介质层的阻抗不匹配时的一维亚波长谐振腔的稳定性问题.

基于有限元对双负介质覆盖导体方柱的宽带散射特性分析

文章应用有限元-边界积分法分析了双负介质覆盖导体方柱的电磁散射。与相关文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。计算表明:由于模拟的双负介质是匹配介质,其吸波性能要优于等离子体,适当选取双负介质参数,可以使双负介质包层有效地减小目标的雷达回波。

双负介质的电磁特性分析

由双负介质的本构关系出发,利用时频转换关系,推导出了描述双负介质中场与流的微分方程组。讨论了双负介质和双正介质交接面处介质参数的处理方法。随后,用FDTD方法模拟了"完美"棱镜实验,与文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。

基于双负介质与负介电常数介质交叠结构的谐振腔研究

通过探讨双负介质与负介电常数介质交叠结构的谐振特性,实现了一种能够同时缩小长度和宽度的改进的小型化谐振腔(IMCR).对IMCR谐振特性进行了数值仿真,结果表明,IMCR能够在10.3GHz上稳定谐振,但其长度和宽度却分别只有4.58和5.08mm,相比于普通金属谐振腔的长度和宽度均缩短了一半.这些结果对基于双负介质的小型化谐振腔的发展具有理论意义.

双负介质对光子晶体透射能带谱的简并效应研究

利用传输矩阵法理论,通过数值计算模拟的方法,研究双负介质对一维光子晶体透射能带谱的影响。结果表明:当C介质由双正介质变成双负介质时,光子晶体(CBAABC)n的禁带、能带和光子晶体(AB)m(CBAABC)n(BA)m的透射峰均出现明显的简并现象,即前者相邻多禁带和多能带结构简并为较宽的单禁带和单能带结构,后者的透射峰由2n+1条简并成2n-1条;当双负介质C的光学厚度负值减小时,光子晶体(AB)m(CBAABC)n(BA)m的透射峰向禁带中心靠拢,出现简并趋势。双负介质对光子晶体透射能带谱的简并效应,为光子晶体设计光学滤波器件、光学开关等提供参考。

正负介质覆盖下金属柱的电磁散射特性研究

基于严格的电磁场理论,文章分析了正负双层介质涂覆金属柱的电磁散射特性,并讨论了金属柱包层厚度对远区散射场的影响。通过分析单层正介质和双层介质涂覆下金属柱的电磁散射特性,可知适当选取外层双负介质厚度能有效降低金属柱的后向散射场。