幻觉光学器件机理和实验研究

发布时间：2017-12-17 23:08

  本文关键词：幻觉光学器件机理和实验研究

  更多相关文章： 新型人工电磁材料 变换光学 幻觉光学 本征模展开法 透镜 麦克斯韦方程组

【摘要】：近年来,新型人工电磁材料实现了许多自然界常规材料所不具备的性能。尤其是变换光学理论的提出和发展为研究者能够更好的调控电磁波带来了全新、强有力的工具。本文从变换光学理论出发,在原有幻觉光学器件的基础上,做了进一步研究。理论解析和实验验证同时证明了一些幻觉器件的性能。本论文主要研究内容如下：1.对两种幻觉光学器件做严格的理论分析,探讨其物理机理及意义。从麦克斯韦方程组出发,应用变换光学理论推导出器件所需要的电磁参数,并采用本征模展开法,求电场波动方程的解,利用电场磁场边界条件可解得虚拟缩放器件的散射系数,对其散射特性进行分析,并对此散射系数分情况进行讨论,全面的分析了这两种器件的物理性能,在分析这两种器件时,通过计算器件的散射场以及分析器件的散射系数可以比较幻觉光学器件与原来器件散射系数的差别,观察性能。2.从二维幻觉光学的角度提出并实验验证了环形聚焦透镜幻觉器件,此器件是将平面波绕射到环形透镜后方,并在器件后方汇聚成一点。与二维隐身斗篷不同的是,我们设计的环形聚焦透镜不仅可以使波绕过中间的障碍物同时可以在障碍物后方汇聚,且实现此功能需要的电磁参数为非均匀的各向异性的电磁参数。实验所需要的高介电常数、低磁导率的各向异性电磁参数可以用一个改善的的嵌入式SRR结构实现。3.从三维幻觉光学的角度提出并实验验证了一个幻觉器件。这里举了一个简单“隐形门”幻觉器件的例子。实现了用等效媒质理论实验验证三维“隐形门”幻觉器件,该器件相当于一道看不见的门,阻挡了电磁波的传播。实验时将虚拟的“隐形门”结构的形状选择为同等大小的梯形,则实际“隐形门”器件的电磁参数为各向同性。实验中为实现磁导率各向同性均为-1电磁参数,我们采用x方向和y方向交叉放置单元结构,使得当电磁波电场沿z方向极化时,磁导率在x和y方向均为-1。从而实现了用等效媒质理论加工的“隐形门”三维幻觉器件的实验验证。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74

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本文编号：1301893