保角变换光学
发布时间：2020-12-08 10:45
变换光学的基本原理是:空间里介质材料的电磁参数可以和该空间的度量性质等价。这与广义相对论中将质能张量和空间的度量性质等价类似。根据这样的等价关系,我们可以将非均匀材料中光线的弯曲行为看成是空间的弯曲,也可以根据坐标变换设计特定的材料,从而建立坐标变换前后空间中材料性质之间的联系。变换光学为我们提供了几何的角度去审视物质的电磁性质。同时随着超构材料的介入和发展,变换光学也给出了一种设计新型光学器件的方法。但是,根据一般变换光学方法所得到的变换介质通常是非常不自然而且很复杂的。即便在构建弱化的隐身器件时也是难以实现比较好的隐身效果。本文主要介绍了利用非均匀折射率材料操控光在二维空间里传播的方法,即保角变换光学,这在一定程度上降低了变换介质的复杂性。不容乐观的是,保角变换光学通常所要求的折射率分布的范围比较极端,从而增加实验上制备保角光学器件的难度。此外,传统的保角变换光学在支割线处引入的不连续折射率分布会影响器件的整体性质。根据保角变换光学的基本思想,本文发展了一种新的方法,即测地线保角变换光学,来设计连续折射率分布材料。本文分为五章。论文第一章概述了光学和几何的关系,介绍了变换光学和变换...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：?（ａ）星系和类星体图；（ｂ）沙漠中的海市蜃楼现象
如果我们知道它并不在我们所看到的位置处，我们还会么，我们所看到的现象和现实情况有什么联系呢？变换光学［１２－１４］间存在一个坐标变换的关系。通常把所看到的现象叫做虚拟空间（用把现实叫做物理空间（用ｘ＇坐标系表示），如图１．２。从虚拟空间到间变换ＪＣ?＇?＝?ｘｆ?（ｘ?）会建立虚拟空间介质材料和物理空间介质材料的对应的光程相等。表达式为：??ｎ（ｘ）ｄｘ?＝?ｎ＇（ｘ＇）ｄｘ＇的直觉一般会认为虚拟空间是平直的，即》（ｘ）?＝?ｌ。如果己知一个），会导致物理空间的折射率为；＝办／办＇。反过来如果知道一率分布／／（ｙ），由么做积分，我们就可以知道它所对应的推测出我们所能认为的平直空间的样子。??
第一章引言??质是天然的材料所无法取得的。传统材料的宏观性质主要取决于组成它的原子和分子??的特点。超构材料的特性是由于它的微观结构而非组成成份［２１，２２］。如图１．３?（ａ）表??示的典型的Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｇａｒｎｅｔｔ几何掺杂的金属－电介质复合物，它是传统的掺杂材料，??其宏观性质取决于金属和电介质的性质以及他们的成份比例。而图１．３?（ｂ）是能实现??负的介电常数和负的磁导率的电磁超构材料，它是由金属开口谐振环和金属线构成的，??其宏观性质由共振结构决定。??图１．３：?（ａ）金属－电介质复合物的有效介质理论丨２３１；?（ｂ）电磁超构材料的有效介质理论丨２４丨。??那么我们怎么来描述超构材料的特性呢？有效介质理论给了我们一个很好的选??择。有效介质理论是用宏观的有效参数来描述物质在某种场的作用下的响应。在该种??场的波长远大于原子分子和材料微观结构的尺寸时，传统材料和超构材料可以视为一??个均匀的块材。利用有效介质理论，我们可以得出其有效参数。例如在电磁场作用下，??有效介质理论可以用介电常数和磁导率来描述物质的电磁响应，从而构成该物质的木??构方程。这样超构材料就为变换光学的实现提供了实验基础。仍然考虑图１．３?（ａ），??由于电磁波的波长远大于原子分子的尺寸，原子分子的极化所导致的电磁辐射是很平??缓的。进行平均化处理后
【参考文献】：
期刊论文
[1]Carpet cloak from optical conformal mapping[J]. LI Hui,XU YaDong,WU QianNan,CHEN HuanYang. Science China(Information Sciences). 2013(12)
本文编号：2904958
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１：?（ａ）星系和类星体图；（ｂ）沙漠中的海市蜃楼现象
如果我们知道它并不在我们所看到的位置处，我们还会么，我们所看到的现象和现实情况有什么联系呢？变换光学［１２－１４］间存在一个坐标变换的关系。通常把所看到的现象叫做虚拟空间（用把现实叫做物理空间（用ｘ＇坐标系表示），如图１．２。从虚拟空间到间变换ＪＣ?＇?＝?ｘｆ?（ｘ?）会建立虚拟空间介质材料和物理空间介质材料的对应的光程相等。表达式为：??ｎ（ｘ）ｄｘ?＝?ｎ＇（ｘ＇）ｄｘ＇的直觉一般会认为虚拟空间是平直的，即》（ｘ）?＝?ｌ。如果己知一个），会导致物理空间的折射率为；＝办／办＇。反过来如果知道一率分布／／（ｙ），由么做积分，我们就可以知道它所对应的推测出我们所能认为的平直空间的样子。??
第一章引言??质是天然的材料所无法取得的。传统材料的宏观性质主要取决于组成它的原子和分子??的特点。超构材料的特性是由于它的微观结构而非组成成份［２１，２２］。如图１．３?（ａ）表??示的典型的Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｇａｒｎｅｔｔ几何掺杂的金属－电介质复合物，它是传统的掺杂材料，??其宏观性质取决于金属和电介质的性质以及他们的成份比例。而图１．３?（ｂ）是能实现??负的介电常数和负的磁导率的电磁超构材料，它是由金属开口谐振环和金属线构成的，??其宏观性质由共振结构决定。??图１．３：?（ａ）金属－电介质复合物的有效介质理论丨２３１；?（ｂ）电磁超构材料的有效介质理论丨２４丨。??那么我们怎么来描述超构材料的特性呢？有效介质理论给了我们一个很好的选??择。有效介质理论是用宏观的有效参数来描述物质在某种场的作用下的响应。在该种??场的波长远大于原子分子和材料微观结构的尺寸时，传统材料和超构材料可以视为一??个均匀的块材。利用有效介质理论，我们可以得出其有效参数。例如在电磁场作用下，??有效介质理论可以用介电常数和磁导率来描述物质的电磁响应，从而构成该物质的木??构方程。这样超构材料就为变换光学的实现提供了实验基础。仍然考虑图１．３?（ａ），??由于电磁波的波长远大于原子分子的尺寸，原子分子的极化所导致的电磁辐射是很平??缓的。进行平均化处理后
【参考文献】：
期刊论文
[1]Carpet cloak from optical conformal mapping[J]. LI Hui,XU YaDong,WU QianNan,CHEN HuanYang. Science China(Information Sciences). 2013(12)
本文编号：2904958
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