一个基于金属超材料的微波段变换光学器件研制

【摘要】电磁超材料因为具备自然界中天然材料所不具备的特殊性质，已经逐渐发展成为一个新兴的、多学科领域交叉的研究内容，关于超材料的理论研究和实验表征都已经成为近年来各国研究学者探究的热点之一。在过去的研究中，超材料的人工磁性和负折射率性质已经被证明是有别于天然界自然材料的两种特殊行为类型，在不断拓展科学研究的视野后，研究表明可以通过调节各种层次的有序结构从而实现对电磁物理量的控制，电磁超材料被发现呈现出越来越多的性质和可应用特性。基于超材料的变换光学近年来已经逐渐发展成为光学与材料学的一个重要分支。变换光学是利用坐标变换设计任意调控光行走的光学介质的理论，其核心思想是通过控制折射率的连续分布对光子的传播进行无界面反射的调控。本论文对一个基于金属超材料的微波段变换光学器件进行研究和分析，主要安排如下：第一章，课题的研究背景及国内外研究进展。简单介绍超材料和变换光学的背景和发展，以及完美透镜、近零折射率材料的应用和研究现状。第二章，我们介绍了本论文实验表征所基于的波导管原理，并着重分析了TE10模式下反射系数和透射系数的推导过程，还介绍了本论文仿真模拟所运用的有限时域差分算法和有限元分析方法。第三章，通常在设计随空间位置变化的近零参数的变换光学器件时，采用数值仿真多种尺度变化的超材料结构单元的做法，根据反演算出的等效电磁参数来进行器件设计，实际上并未在实验上对这些超材料结构单元的所有变化尺度的样品进行实验表征，本章节中主要对不同物理尺度的H分形基本结构单元的微波超材料样品进行逐一测试并比较其分形结构参数。在此研究基础上设计出一种新颖的变换光学器件——由内及外伊顿透镜，由于源点与像点只需要放置在空气背景里，不再需要放置在电介质或者超材料背景介质中，使实际加工和实验表征都变得更为便利。第四章，对各向同性三维电介质超材料的负磁导率特性进行仿真模拟和分析，主要针对微波频段和太赫兹频段范围的性质进行讨论。
【作者】冯潇祎；
【导师】侯波；
【作者基本信息】苏州大学，光学，2014，硕士
【关键词】超材料；变换光学；完美透镜；近零折射率；分形结构；

【参考文献】
[1]孟立.CCK对胃肠感觉传入功能影响的外周及中枢机理研究[D].重庆医科大学,生理学,2004,硕士.
[2]赵东京.普通高中写作教学“模仿—创作”教学策略研究[D].杭州师范大学,学科教学（专业学位）,2011,硕士.
[3]王洋.高速短波跳频通信原型系统的设计与实现[D].沈阳理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[4]陈文德.一类DEDS最优调度算法的改进[J].控制与决策,2000,05:613-616.
[5]吕品.中药复方软坚肝宝对实验性大鼠肝纤维化的作用研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,病理学与病理生理学,2004,硕士.
[6]柴丽雅.钴基还原态氧化石墨复合材料制备及NO_x气敏性研究[D].黑龙江大学,物理化学,2013,硕士.
[7]张艳.辽阳河东新城水系景观规划设计[D].清华大学,建筑学,2013,硕士.
[8]武艳琴.“天人合一”法哲学思考[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[9]李麦娟.钨离子双电子复合过程的理论研究[D].西北师范大学,原子与分子物理,2013,硕士.
[10]白延国.成人依恋的GNAT内隐测量研究[D].内蒙古师范大学,应用心理学,2012,硕士.
[11]杜财钢.PVB/CuFeS_2光电复合材料的制备及性能的研究[D].江苏科技大学,材料学,2014,硕士.
[12]付晓华.三种核酸扩增技术检测酸乳中醋化醋杆菌的研究[D].河北师范大学,微生物学,2014,硕士.
[13]陈志群.我国网络管理规范的内容分析[D].华中科技大学,传播学,2013,硕士.
[14]王根照.非单一岩性地层中的弱反射[J].石油地球物理勘探,1991,03:395-403+408.
[15]黄娟娟.基于KNN的文本分类特征选择与分类算法的研究与改进[D].厦门大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[16]李天香.经济类新闻英汉翻译的反思性研究报告[D].东北师范大学,翻译,2012,硕士.
[17]陈卓.国际碳捕捉与碳封存法律问题研究[D].西北大学,国际法学,2014,硕士.
[18]杨朋朋,韩学山,查浩.一种计及静态安全约束机组组合的有效算法[J].电力系统自动化,2009,08:39-43.
[19]王亮.E公司组织结构重组及流程再造研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[20]尉德翠.动漫产业链中的商品化权保护研究[D].扬州大学,民商法学,2011,硕士.
[21]徐春花.山东三联汇泉旅游股份有限公司薪酬体系设计[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[22]李亚菲.一种含钒铌高氮铬锰奥氏体钢的相图及铸态组织特性研究[D].燕山大学,材料学,2013,硕士.
[23]李凌.基于OpenGL的遥感图像三维可视化重建[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[24]高琳,唐鹏,盛鹏.基于前景分割和特征空间自适应选择的视觉目标跟踪[J].控制与决策,2010,02:207-212.
[25]聂利红.离子束介导大豆DNA转化普通小麦的转化效果研究[D].河南农业大学,作物遗传育种,2004,硕士.
[26]康中尉,罗飞路,潘孟春,陈棣湘.基于数据挖掘技术的网络化无损检测系统(英文)[J].测试技术学报,2004,03:263-268.
[27]刘晶.侦探小说《福尔摩斯冒险史》中的语用预设研究[D].哈尔滨工业大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[28]陈颖.国防园区网管系统的设计和实现[D].西北工业大学,2003.
[29]王振华.非均匀介质中离散非线性Schr(o|¨)dinger方程的呼吸子解[D].吉林大学,基础数学,2013,硕士.
[30]来婷婷.宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区景观变化及优化研究[D].兰州大学,地球系统科学,2013,硕士.
[31]常志江.混合动力电动汽车动力系统匹配性研究[D].西北工业大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[32]吕强,高彦明,钱培德.共享信息素矩阵:一种新的并行ACO方法[J].自动化学报,2007,04:418-421.
[33]戴德艺.基于景观生态分析的城市绿色天际线规划研究[D].中国地质大学,环境科学与工程,2014,博士.
[34]刘瞻.治理理论视域：志愿者组织管理问题研究[D].辽宁大学,行政管理,2012,硕士.
[35]麻小丽.基于案例教学的课程教学资源库系统设计与实现[D].华中师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[36]张润.基于重访周期的对地侦察小卫星星座设计[D].西安电子科技大学,空间信息科学技术,2012,硕士.
[37]赵南.炎症相关基因多态性与中国汉族人群缺血性脑卒中的关系研究[D].哈尔滨医科大学,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[38]解信美.陆地棉遗传标准系TM-1背景的阔叶棉TX-48染色体片段渐渗系的培育[D].南京农业大学,作物,2013,硕士.
[39]张超亮.企业安全生产绩效考核体系及激励约束政策研究[D].首都经济贸易大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[40]郭艳群.移动网室内分布系统原理及运用[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[41]王博.多物理场作用下的碳纳米管振动特性及波传播应用研究[D].西北工业大学,2014.
[42]王颜新,李向阳,徐磊.突发事件情境重构中的模糊规则推理方法[J].系统工程理论与实践,2012,05:954-962.
[43]杨镇源.混凝土泵车臂架系统结构动态特性分析及减振研究[D].重庆大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[44]张亭亭.碳纳米管/天然橡胶复合材料的加工工艺—结构—性能研究[D].青岛科技大学,2014.
[45]游娟.湖北省道地药材产业化发展研究[D].湖北中医药大学,中药学,2013,硕士.
[46]廖建政.论英语教学中中学生跨文化交际能力的培养[D].湖南师范大学,学科教学,2003,硕士.
[47]于君.正中神经调控抑制室性心律失常的实验研究[D].北京协和医学院,内科学,2014,博士.
[48]蒲道勤.马钢13号高炉长寿实践[J].炼铁.1996(05)
[49]孙芳.低价钛作用下有机反应的研究[D].苏州大学,有机化学,2012,硕士.
[50]李寿松.蚕蛹蛋白改性粘胶纤维基本性能研究[D].青岛大学,纺织材料与纺织品设计,2013,硕士.