变换光学器件的实验研究

发布时间：2017-09-04 23:41

  本文关键词：变换光学器件的实验研究

  更多相关文章： 变换光学 新型人工电磁材料 局部幻觉光学器件 透镜 超分辨率成像 吸波器

【摘要】：近些年来,新型人工电磁材料(Metamaterials)正处于一个繁荣发展的时期,其新颖的电磁特性为新现象的探索和实用器件的开发都提供了更多的可能。变换光学则是一套严谨的数学理论,通过设计器件或装置的电磁参数即可实现空间变换的效果。现在变换光学理论已经发展成为很多新颖器件的基础理论,比如说隐身斗篷,隐身地毯等。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,设计了几款新型器件,并在实验中验证它们的电磁特性。本文的主要研究内容和贡献如下,a)提出了局部幻觉光学器件的概念。局部幻觉光学器件将目标物体的某一部分进行隐身或者伪装,剩余部分保持不变。实验选定在静电场,用电阻网络模拟导电材料,通过设计电阻阻值来调控电场的分布。对局部隐身器件进行加工实测,测量结果和预期吻合很好,实现了静电场中的局部隐身。b)基于变换光学理论设计了一套超分辨成像系统。系统中包含一个半球型放大透镜和一个平板聚焦透镜,二者均由打孔介质板拼接而成。半球型放大透镜能够将成像目标物体放大,平板聚焦透镜将放大的信息汇聚,最终实现远场的放大成像。实测证实该系统能够实现放大成像,其工作频带可以覆盖整个X波段,而且其损耗较低。c)设计了一个全向吸波器。研究了半球型放大透镜的另一个功能,当电磁波从外部入射时,半球透镜能实现汇聚的效果。设计了方环形平板吸波器,将其和半球型透镜组合使用,实测中证实能够引导并吸收外部入射的电磁波。
【关键词】：变换光学 新型人工电磁材料 局部幻觉光学器件 透镜 超分辨率成像 吸波器
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 新型人工电磁材料的发展历史9-11
• 1.2 新型人工电磁材料的基本概念11-12
• 1.3 变换光学简介以及研究进展12-17
• 1.4 本论文的研究背景和主要内容17-19
• 第二章 局部幻觉光学器件19-33
• 2.1 幻觉器件的研究背景19-20
• 2.2 电阻网络模拟静电场20-24
• 2.3 局部隐身/变换器件的设计、仿真24-28
• 2.4 静电场中局部隐身器件的设计、仿真与实测28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 超分辨成像系统的设计33-59
• 3.1 超分辨成像透镜简介33-35
• 3.2 三维放大透镜的几何光学设计35-38
• 3.3 平板聚焦透镜的几何光学设计38-40
• 3.4 超分辨成像系统全波仿真40-49
• 3.5 透镜实物的加工及测量49-57
• 3.6 本章小结57-59
• 第四章 全向吸波系统59-67
• 4.1 平板吸波器研究背景59-60
• 4.2 全向吸波器的设计及仿真60-63
• 4.3 全向吸波系统的加工与实测63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-71
• 5.1 结论67-69
• 5.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士期间发表的论文79
• 攻读硕士期间发表专利79

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本文编号：794556