超介质材料中光线轨迹追踪研究

【摘要】通过对特殊电磁结构的设计,达到精确控制和调制电磁波的目的,是超介质材料领域的主要研究方向.本论文主要对超介质材料构成的简单器件内的光线传输进行理论分析,由此给出超介质材料内部光线传输的直观图像.论文首先对超介质材料内部的哈密顿量进行了分析,然后尝试给出了几种功能器件的超介质材料内部的哈密顿量,并建立了各个区域的运动方程,进而通过求解光线运动方程,得到了超介质材料内部各个区域的光线分布,比较系统的研究了不同折射率分布情况下,波集中器内部的光线传输行为.我们发现当折射率为正值时,只有原始压缩区域的光线可以进入到中心区域,区域外部的光线仍然会受到影响,但只进入包裹层区域；当折射率为负值时,只有器件区域的入射光线会进入包裹核内部,并且随着压缩率的增加而逐渐向球心靠近,其余区域则会被入射波的激发光线填充,激发光线在器件内部形成循环回路而不影响器件外的电场.这一物理图像弥补了有限元方法只给出场强分布的不足.随后我们将光线理论应用到直角坐标系,考察了对称性相对较差的方柱隐身斗篷和波集中器内的光线传输.最后我们利用几何光学方法,从光线传输的角度对超散射体的几类散射效果进行了计算和分析,尤其是对边界上的极大值给予了说明.本论文的方法和结果是目前采用较多的有限元模拟方法的有益补充,将在一定程度上加深人们对超介质材料内部光线传输过程的认识.
【作者】张卫平；
【导师】杨涛；
【作者基本信息】宁夏大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】超介质材料；几何光学；负折射率；光线理论；波集中器；

【参考文献】
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