科研訓(xùn)練論文-光學(xué)超材料的逆向設(shè)計(jì)隱身斗篷(參考版)
2025-06-09 07:21本頁(yè)面
【正文】 s Law[J].. 2021, 90(13):137401 [18], the diffraction limit with a planar lefthanded transmissionline lens.[J].. 2021, 92(11):117403117403 [19], and negative refractive index. Science[J].Science .2021, 305(5685):78892 [20], waves: Negative refraction by photonic crystals.[J].Nature 423, 604 [21],K. Aydin, E. Ozbay, S. Foteinopolou, C. M. Soukoulis,Phys. Rev. Lett. 2021, 423(6940):604605 [22]VM Agranovich， YN Gartstein， VM Agranovich， YN of metamaterials and the LandauLifshitz approach to the magic permeability[J]., 3(1):1– 9 [23],and effective parameters for metamaterials at oblique incidence[J]., 77(19):195328 [24],and refraction,diffraction, and imaging in metamaterials[J]., 79(11):115430 [25],and propagation in a fish metamaterial[J]., 78(15):155102 。數(shù)據(jù)表明，這個(gè)超級(jí)透鏡的設(shè)計(jì)方案可以使插入的傳感器擁有接收外界信號(hào)的能力并且自身的存在很難被察覺(jué)，內(nèi)部的信號(hào)依然可以傳送到外界交流和主動(dòng)識(shí)別的目的，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)在于光學(xué)，聲學(xué)和工程應(yīng)用學(xué) 本論文是在我的導(dǎo)師闞威威老師的悉心指導(dǎo)下完成的 ， 首先，感謝 闞威威 老師的指導(dǎo)與幫助，是 闞 老師給了我這次機(jī)會(huì)，能夠切身參與 到科研活動(dòng)當(dāng)中來(lái)，并在過(guò)程中教會(huì)了我們?cè)S許多多與研究工作相關(guān)的知識(shí)，更重要的是，老師讓我知道了，對(duì)待科學(xué)切不可馬虎大意，這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度定將使我們受益終生。人工磁性光學(xué)超材料的介觀特性以及相關(guān)的色散關(guān)系不符合傳統(tǒng)的等效參數(shù)理論。 本文的工作主要對(duì)坐標(biāo)變換的原理，隱身斗篷的原理進(jìn)行分析，理論的解 釋了隱身斗篷的功能作用，利用無(wú)源的單負(fù)材料殼層隱藏傳感系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真。為了簡(jiǎn)化制造過(guò)程和提升隱身效果，一個(gè)設(shè)計(jì)好的多層結(jié)構(gòu)，這些需求結(jié)構(gòu)的數(shù)量能夠被減少到 3 個(gè)，這些材料參數(shù)是均勻的同時(shí)完全獨(dú)立于那些基底材料和隱藏系統(tǒng)。如圖 7 所示 但是材料有損耗是不可避免的，當(dāng) 電磁傳感系統(tǒng)被分別為有損耗的介電常數(shù)為正切 ,和有損耗的磁導(dǎo)率為正切 的混合層隱形器所保護(hù)時(shí)，模擬場(chǎng)圖如圖 8 所示 圖 8（ a）傳感器 S插入隱蔽的散射體 時(shí)的統(tǒng)一的電場(chǎng)分布， EM 波來(lái)自平面入射波。（ a）散射體被屏蔽（ b）無(wú)損失的多層式斗篷 舉個(gè)例子，設(shè) 7?N ，并且 ? ?? ?21,...,112 ??? NnD n 的材料參數(shù)為 ???n?和 112 ??n? ，此時(shí) ? ?? ?21,. .. ,112 ???? NnD Nn 的材料參數(shù)為 ??? Nn? 和112 ???? Nn? 。值得一提的是，隱形區(qū)域仍然可以看做是均勻介質(zhì)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電場(chǎng)是標(biāo)準(zhǔn)不變化的，主材料的介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)分別為 1?M? 和 1?M? ，隱藏的區(qū)域充滿了光散射，介電常數(shù)，導(dǎo)磁系數(shù)和曲率半徑分別為 ,1,7 7 7 00 ??? a?? 。1 39。139。139。注意：計(jì)算 ??nRe 時(shí)特別要求 ? ? 0?nlm ，尤其是當(dāng)材料可能有潛在的左交區(qū)域時(shí)，這一要求尤為必要，這些區(qū)域 ??nRe 可能為負(fù)?；谶@個(gè)原因，最好的結(jié)果是獲得厚度 盡可能小 的樣品，這在連續(xù)材料的分析中較為常見(jiàn)。139。139。我們可以利用材料相關(guān)的其他知識(shí)來(lái)解決這些問(wèn)題。1 trA ?? 都是去零的真值函 13 數(shù)。39。1 39。139。2 139。 ?????? ??? （ 24） 方程（ 23）和（ 24）可以逆推出關(guān)于 t’ 和 r 的函數(shù)，以 zn, 確定，表現(xiàn)為以下關(guān)系式： ? ? ? ?? ? ? ?39。以材料被輻射照射的第一個(gè) 面為原點(diǎn)，假定入射波沿 x 軸正向傳播，為了使后續(xù)公式更為清晰，我們引入歸一化透射系數(shù)tikd)exp(t39。對(duì)于 無(wú)源材料 ， ??zRe 和 ??nlm 必須大于零。這些變量即介電常數(shù) z/n?? 和磁導(dǎo)率 nz?? 。 目前，表征均質(zhì)材料電磁散射特性的常用方法是找出它的 z 和 n 。厚度 為 d,并且 批量聚合 [24]。這些系數(shù)張量的不同組合導(dǎo)致相關(guān)的介電常數(shù)和 磁導(dǎo)率根據(jù)極化和入射平面變化，見(jiàn)表 1 有效材料完全由參數(shù) k 和 ? 特征來(lái)決定，注意 ,在 本章節(jié)中 k 是波矢量的組成部分，通過(guò)反相方程式（ 17）（ 18）可以得到 12 ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?mRkRkAT ATkRkkdcscs 2111a rc c os 22 ????????? ??? ???? （ 21） 然后 Zm? ? ? ? ?? ? ? ?22222211 ATR ATkRk cs ?? ????? （ 22） k 和 ? ，分支秩序 m 是由通常的物理?xiàng)l件約束。 表一 基于偏振度和入射面相關(guān)系數(shù)的替換表 TE TM 0?xk 0?yk 0?xk 0?yk α y?1 x?1 y1? x?1 β yx?? xy?? xy?? yx?? γ zy ?? zx ?? zy ?? zx?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?kdkkikdkk AkkT cscs s s i nc os 2, 2 ???? ?? ?? （ 17） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?kdkkikdkk kdkkikdkkkR cscs cscs s i nc os s i nc os, 22 ??? ???? ?? ??? （ 18） sccsTMTEfzcszcscs AAkkkk ?? ??? ???? ,1, （ 19） itiizfzf kckk ????? ???? 222, （ 20） 對(duì)不同入射平面和特定極化的數(shù)量顯示在表 1 中，電場(chǎng)的透射和反射系數(shù)是波矢量 i 和 ? ?yxt kkk ,? 守恒的切向分量。在這里，可同時(shí)對(duì)角化張量為 ? ?zyxdia ???? ,? ? ， ? ?zyxdia ???? ,? ? （ 16） 11 因此調(diào)整坐標(biāo)系統(tǒng)和所有晶軸有效各向異性介質(zhì)。 工作的策略如下 :開(kāi)
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