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光子带隙超材料研究进展 预览
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作者 董国艳 乔鹏武 李振飞 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期22-29,41共9页
光子带隙超材料是一种可用于控制和操纵光传导的极具吸引力的人造材料,通常是由周期性电介质、金属、超导体等组合而成的微结构或纳米结构。光子带隙可理解为在晶体中传播的光在高、低介电常数区域的界面处发生多次反射而干涉相消,类似... 光子带隙超材料是一种可用于控制和操纵光传导的极具吸引力的人造材料,通常是由周期性电介质、金属、超导体等组合而成的微结构或纳米结构。光子带隙可理解为在晶体中传播的光在高、低介电常数区域的界面处发生多次反射而干涉相消,类似于固体物理中的电子带隙。针对近年来光子带隙超材料研究领域的几个热门方向——光子晶体光纤、光学拓扑态、Dirac点零折射率和带隙调制发光,从凝聚态物理学理论出发,通过与电子带隙和Dirac方程理论的比较和拓展,详细介绍了介质基光子晶体、光拓扑绝缘体、Dirac点多重简并、金属和发光材料与光子晶体构成的复合光子带隙超材料的研究进展和应用现状。光子带隙超材料灵活可调控的光学特性不但可以用于设计更高品质的传统光学器件,还可以获得自然界中不存在的奇特属性。我们相信随着现代科技的发展进步,多学科和多方向的交叉融合能够进一步拓宽光子超材料的设计思路,推进理论向实用转化。 展开更多
关键词 光子带隙 光子晶体 超材料 光拓扑态 零折射率
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近零介电常数区超导薄层的Goos-Hanchen位移
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作者 武继江 高金霞 《低温物理学报》 CAS 北大核心 2019年第3期218-222,共5页
Goos-H?nchen(GH)位移是一种特殊的光学现象,具有广泛的应用.构造材料光学性质的差异对同一的结构的GH位移有很大影响.在近零介电常数区,本文比较研究了不同偏振态的光波入射到超导薄层上的GH位移.当以大于临界角的入射角入射时,s偏振光... Goos-H?nchen(GH)位移是一种特殊的光学现象,具有广泛的应用.构造材料光学性质的差异对同一的结构的GH位移有很大影响.在近零介电常数区,本文比较研究了不同偏振态的光波入射到超导薄层上的GH位移.当以大于临界角的入射角入射时,s偏振光的GH位移始终保持为正值,而p偏振光的GH位移的正负与超导材料的介电常数为零时的波长相关联.当入射光波长大于该波长时,GH位移会出现负值.相关参数对不同偏振态下的GH位移的影响存在较大差异.相对于p偏振光,GH位移在s偏振光入射时随相关参数的变化规律较为简单.超导材料在光子学领域具有广泛的应用,计算结果为基于超导材料的新型光子学器件研究开发提供了参考. 展开更多
关键词 物理光学 GOOS-HANCHEN位移 零折射率 超导
近零折射率区超导材料的Goos-H nchen位移 预览
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作者 武继江 高金霞 《大学物理》 2019年第7期14-17,51共5页
作为一种特殊的光学现象,对一定的光学结构,Goos-Hnchen(GH)位移与构造材料密切相关。对电介质/超导/电介质这一结构,本文给出了GH位移在超导材料为近零折射率材料时随入射角、光波长和超导层厚度等参数的变化曲线。结果表明,GH位移随... 作为一种特殊的光学现象,对一定的光学结构,Goos-Hnchen(GH)位移与构造材料密切相关。对电介质/超导/电介质这一结构,本文给出了GH位移在超导材料为近零折射率材料时随入射角、光波长和超导层厚度等参数的变化曲线。结果表明,GH位移随上述参数的变化规律,与超导材料折射率为零时的波长(阈值波长)相关联,波长大于和小于阈值波长时的变化规律存在一定的差异。近零折射率材料在光子学领域具有广泛的应用。计算结果为新型光子学器件研究开发提供了参考。论文对大学生理解近零折射率概念,以及近零折射率区超导材料的Goos-Hnchen位移也有所帮助。 展开更多
关键词 零折射率 Goos-Hnchen位移 超导
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零折射率超材料研究进展 预览 被引量:2
4
作者 许军 陈溢杭 《激光技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期289-294,共6页
近年来,具有自然界中天然媒质所不具备的特殊性质的电磁超材料在很多领域引起了广泛关注。零折射率超材料(ZRIM)是一种相对介电常数和磁导率为零的特征材料,在光学领域具有很多独特的特征,主要表现在波长拉伸、相位一致以及隧道效应等... 近年来,具有自然界中天然媒质所不具备的特殊性质的电磁超材料在很多领域引起了广泛关注。零折射率超材料(ZRIM)是一种相对介电常数和磁导率为零的特征材料,在光学领域具有很多独特的特征,主要表现在波长拉伸、相位一致以及隧道效应等方面。介绍了几种典型的ZRIM结构以及ZRIM结构中实现的性质,包括无限大波长、均匀场分布等。讨论了ZRIM结构的实现在物理光学中的重要应用,比如定向发射、发射增强、边界态分析以及光的捕获。基于零折射率的性质以及特征的研究,为新器件开发、新光学元件的基础研究提供了相应的参考和指导。 展开更多
关键词 材料 零折射 介电常数 磁导率 隧道效应 发射 光捕获
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基于超材料的高增益对拓Vivaldi天线设计 预览 被引量:1
5
作者 张月 井甜甜 +2 位作者 杨君 徐娟 赵建平 《通信技术》 2018年第12期2861-2865,共5页
随着无线通信技术对人类生活影响力的提高,无线通信在通信领域的地位越来越重要。无线通信系统依靠无线电波传递信号,而无线电波的接收和发射则离不开天线。Vivaldi天线是一种超宽带天线,是渐变缝隙天线的一种特殊情况,也是一类经典的... 随着无线通信技术对人类生活影响力的提高,无线通信在通信领域的地位越来越重要。无线通信系统依靠无线电波传递信号,而无线电波的接收和发射则离不开天线。Vivaldi天线是一种超宽带天线,是渐变缝隙天线的一种特殊情况,也是一类经典的行波天线。但是,Vivaldi天线一般存在后向辐射大、主辐射方向增益低的缺点。可以通过对Vivaldi天线加载零折射率超材料的方式,在保证阻抗带宽不变的情况下,显著提高天线在整个频带内的增益。 展开更多
关键词 VIVALDI天线 零折射率 超材料 天线增益
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近零折射率材料相位特性及应用 被引量:4
6
作者 丁俊伟 梁斌明 +2 位作者 蒋强 陆志仁 庄松林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第3期217-222,共6页
采用时域有限差分(FDTD)方法研究了二维六边形排列结构的光子晶体近零折射率材料的相位特性,提出利用电场相位的空间频谱计算等效折射率的新方法,该方法可直观地反映电场相位的变化,解释了负折射的传播机理。利用该方法分析了横磁(T... 采用时域有限差分(FDTD)方法研究了二维六边形排列结构的光子晶体近零折射率材料的相位特性,提出利用电场相位的空间频谱计算等效折射率的新方法,该方法可直观地反映电场相位的变化,解释了负折射的传播机理。利用该方法分析了横磁(TM)模波长和温度对等效折射率的影响。 展开更多
关键词 材料 光子晶体 零折射率 时域有限差分法 等效折射率
一种新型网状结构的零折射率超材料 预览
7
作者 郭亮 黄晓俊 杨河林 《华中师范大学学报:自然科学版》 北大核心 2017年第3期288-292,共5页
提出了一种由方形金属环、方形金属片及十字形金属线组成的网状零折射率电磁超材料结构.通过CST仿真计算其传输参数,利用电磁参数反演算法得到结构的等效电磁参数.结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在11.54GHz附近其等效介电常数、等... 提出了一种由方形金属环、方形金属片及十字形金属线组成的网状零折射率电磁超材料结构.通过CST仿真计算其传输参数,利用电磁参数反演算法得到结构的等效电磁参数.结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在11.54GHz附近其等效介电常数、等效磁导率同时接近零,在该频点附近处折射率为零,实验测试与仿真结果基本一致.通过棱镜仿真研究验证,该结构在该频点处可从负折射区域向正折射区域转换,说明该结构是具有“负-零-正”折射率的平衡结构. 展开更多
关键词 零折射率 电磁参数 超材料 平衡结构
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负折射率材料的实现模式及传输衰减分析 预览
8
作者 董焱章 刘书田 《湖北汽车工业学院学报》 2016年第2期43-48,共6页
推导了均匀材料折射率完整的解析表达式,并基于此按照材料导磁性、导电性和介电性的不同情形讨论了电磁波的传输模式,结果表明材料的导磁性和介电性是负折射率的必要条件;进而得到了实现负折射率的3种可能情形,即磁导率和介电常数至少... 推导了均匀材料折射率完整的解析表达式,并基于此按照材料导磁性、导电性和介电性的不同情形讨论了电磁波的传输模式,结果表明材料的导磁性和介电性是负折射率的必要条件;进而得到了实现负折射率的3种可能情形,即磁导率和介电常数至少一个参数为负值,与此同时传输衰减上升为负折射率材料的新挑战;虽然材料的导电性不是负折射率的决定因素,但导电性与材料的传输衰减关系密切。此外也探讨了零折射率材料的凋落波传输模式。 展开更多
关键词 负折射率 零折射率 传输衰减 左手材料 超材料设计
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负折射率及零折射率光纤的光学特性
9
作者 石猛 黄文 张国平 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期637-640,共4页
研究了芯层折射率为正、包层折射率为负的光纤导模光学特性,通过色散曲线分析比较了与常规光纤的不同,表现为低阶的简并的模式更少,单模存在的区域更多。分析了当包层折射率趋于零时的光学特性,发现与前两种光纤的光学特性都不同。... 研究了芯层折射率为正、包层折射率为负的光纤导模光学特性,通过色散曲线分析比较了与常规光纤的不同,表现为低阶的简并的模式更少,单模存在的区域更多。分析了当包层折射率趋于零时的光学特性,发现与前两种光纤的光学特性都不同。分析发现当包层的介电常数ε和磁导率μ有一个为零时,在V较小的区域各自出现了一条单模,与常规光纤的HE11模特性有很大不同,其色散曲线偏离方式与常规光纤相反,且出现了无模式存在的区域。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 负折射率 零折射率 单模
Left-handedness without absorption in the four-level Y-type atomic medium
10
作者 赵顺才 刘正东 吴奇宣 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第1期350-354,共5页
In this paper we have investigated three external fields interacting with the four-level Y-type atomic system described by the density-matrix approach. The results show that left-handedness with zero absorption is ach... In this paper we have investigated three external fields interacting with the four-level Y-type atomic system described by the density-matrix approach. The results show that left-handedness with zero absorption is achieved. The zero absorption property displays the possibility of manipulation by varying the phase and the intensity of the coupling field. Also, the zero absorption property may be used to amplify the evanescent waves that have been lost in imaging by traditional lenses. We propose an approach to obtain a negative refractive medium with zero absorption and the possibility of enhanceingthe imaging resolution in realizing 'superlenses'. 展开更多
关键词 吸收特性 原子介质 Y型 成像分辨率 密度矩阵方法 原子系统 相互作用 耦合强度
基于Dirichlet-to-Neumann映射方法计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点 预览
11
作者 张小荣 胡真 《河北师范大学学报:自然科学版》 CAS 2018年第2期108-116,共9页
光子晶体狄拉克点是光子晶体能带结构在布里渊区上形成具有线性色散关系的双锥形结构的交点.通常狄拉克点出现在布里渊区的边界上,近年来研究发现光子晶体狄拉克点也可以出现在布里渊区的中心处,而此时的光子晶体具有非常独特的性能,可... 光子晶体狄拉克点是光子晶体能带结构在布里渊区上形成具有线性色散关系的双锥形结构的交点.通常狄拉克点出现在布里渊区的边界上,近年来研究发现光子晶体狄拉克点也可以出现在布里渊区的中心处,而此时的光子晶体具有非常独特的性能,可以被制造成零折射率材料.利用Dirichlet-to-Neumann(DtN)映射方法计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点.固定圆柱的半径,改变圆柱介质的介电常数,通过寻找能带结构在布里渊区中心处的交点,来确定光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点.利用DtN映射方法只需在单元晶格的边界离散,使得在每一步计算中,求解的都是较小矩阵的线性特征值问题.最后数值算例验证了利用DtN映射方法来计算二维光子晶体在布里渊区中心处的狄拉克点是有效的. 展开更多
关键词 光子晶体 狄拉克点 能带结构 零折射率材料 DtN映射
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加载线阵“零”折射率材料改善喇叭天线指向性 预览
12
作者 赵丰 黄润生 《南京大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第4期700-707,共8页
设计制备了周期性金属线阵"零"折射率材料,使用S参数提取法,仿真得到在9.40GHz处,该"零"折射率材料的等效折射率的实部为0.05,虚部为0.019.进行了波导仿真实验,实验结果证实所设计制备的"零"折射材料在对应频点具备"零"折射率... 设计制备了周期性金属线阵"零"折射率材料,使用S参数提取法,仿真得到在9.40GHz处,该"零"折射率材料的等效折射率的实部为0.05,虚部为0.019.进行了波导仿真实验,实验结果证实所设计制备的"零"折射材料在对应频点具备"零"折射率的特性.将其加载到喇叭天线口来改善喇叭天线的指向性,仿真发现加载"零"折射率材料之后,喇叭天线的指向性得到了提升:E面的半功率波束宽度从18.0°变为17.6°,E面旁瓣由-8.6dB降低为-19.5dB,H面的半功率波束宽度由18.1°减少为13.4°,H面旁瓣由-26.0dB降低为-27.1dB,天线的增益由原来的19.7dB增加到了21.1dB,从天线的喇叭口辐射出的波形也改善为近似平面波.实物对比试验也表明加载周期性金属线阵"零"折射率材料的喇叭天线E面和H面的辐射宽度明显变窄. 展开更多
关键词 金属线阵 “零”折射率材料 喇叭天线 指向性
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基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜 预览
13
作者 孙宏祥 方欣 +2 位作者 葛勇 任旭东 袁寿其 《物理学报》 CSCD 北大核心 2017年第24期122-130,共9页
研究基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜.根据近零折射率材料的声波方向选择机理,采用蜷曲空间结构为基本单元进行排列,设计具有特定入射与出射界面的几何结构,对透射声波的出射方向进行调控,实现了平面声波与柱面声波的聚焦效应,... 研究基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜.根据近零折射率材料的声波方向选择机理,采用蜷曲空间结构为基本单元进行排列,设计具有特定入射与出射界面的几何结构,对透射声波的出射方向进行调控,实现了平面声波与柱面声波的聚焦效应,并深入讨论了透镜内部刚性散射体对声聚焦性能的影响.在此基础上,改变近零折射率透镜的出射界面,可以精确调控声波阵面的形状与方向.该类型透镜具有单一的单元结构、高聚焦性能及高鲁棒性等优点.研究结果为设计新型近零折射率声聚焦透镜提供了理论指导与实验参考,同时也为研究声波阵面的调控提供了新思路. 展开更多
关键词 声波 声聚焦 近零折射率 蜷曲空间
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大功率微波下超材料的设计和应用 预览 被引量:1
14
作者 刘强 杨阳 黄卡玛 《太赫兹科学与电子信息学报》 2013年第2期245-249,共5页
为使超材料结构在大功率微波下更稳定地工作,本文介绍的超材料结构由双层打孔金属板构成,不同于常见的由介质基板构成的超材料结构。通过采用散射参数反演方法计算发现,超材料结构具有零折射率系数的特性,并对电场场强分布产生一定... 为使超材料结构在大功率微波下更稳定地工作,本文介绍的超材料结构由双层打孔金属板构成,不同于常见的由介质基板构成的超材料结构。通过采用散射参数反演方法计算发现,超材料结构具有零折射率系数的特性,并对电场场强分布产生一定的影响。为了解该超材料对天线性能的影响,在实验过程中,采用松下2M244.M1型磁控管作为微波源来产生大功率微波,测试结果显示,半功率宽度由28°减小为15°,增益提高了1.7dB。 展开更多
关键词 超材料 零折射率 大功率微波
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连续波比相测距系统的误差因素研究 预览 被引量:1
15
作者 张少谦 倪崇 +1 位作者 张立 董江 《现代电子技术》 2010年第19期 1-4,共4页
从某在研的连续波比相测距系统的测距原理出发,结合相位差分鉴相算法的误差特性,对影响测量精度的信号、系统以及外部因素进行了深入的研究。理论分析与实验结果相符,揭示了导致测距误差的主要因素,为下一步研究误差抑制方法,改善... 从某在研的连续波比相测距系统的测距原理出发,结合相位差分鉴相算法的误差特性,对影响测量精度的信号、系统以及外部因素进行了深入的研究。理论分析与实验结果相符,揭示了导致测距误差的主要因素,为下一步研究误差抑制方法,改善系统性能提供了依据。 展开更多
关键词 比相测距 相位差分鉴相 校零 时钟抖动 多径效应 大气折射率抖动
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含特异材料的微波全向滤波器设计仿真 预览
16
作者 刘丽想 石云龙 《山西大同大学学报:自然科学版》 2010年第5期 26-28,共3页
电磁波在折射率为零的特异材料中传播时具有相位不变、波长无穷大、出射波传播方向垂直于出射界面的特点.由正常材料与特异材料交替排列组合成的光子晶体存在零平均折射率带隙,且带隙不随晶格尺度、入射角度和偏振而变化.这一特性可用... 电磁波在折射率为零的特异材料中传播时具有相位不变、波长无穷大、出射波传播方向垂直于出射界面的特点.由正常材料与特异材料交替排列组合成的光子晶体存在零平均折射率带隙,且带隙不随晶格尺度、入射角度和偏振而变化.这一特性可用于设计新型全向滤波器.本文利用复合左右手传输线理论设计滤波器,得到实验加工参数. 展开更多
关键词 特异材料 复合左右手传输线 零平均折射率
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零平均折射率带隙中离散模的实验研究 被引量:1
17
作者 张辉 李有权 +1 位作者 付云起 袁乃昌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期336-339,共4页
通过实验研究了零平均折射率带隙中离散模的传输特性.零平均折射率带隙存在于左手材料与右手材料交替形成的一维光晶体中.在实验中,左手材料与右手材料分别由左/右手复合传输线和右手复合传输线实现.实验结果表明,左手材料与右手... 通过实验研究了零平均折射率带隙中离散模的传输特性.零平均折射率带隙存在于左手材料与右手材料交替形成的一维光晶体中.在实验中,左手材料与右手材料分别由左/右手复合传输线和右手复合传输线实现.实验结果表明,左手材料与右手材料的色散特性使离散模并没有按照理论上期待的“单点频”传输,而是彻底地覆盖了零平均折射率带隙.由于左手材料在本质上是色散的,因此该实验结论普遍适用于零平均折射率带隙中的离散模,即离散模的出现会使零平均折射率带隙消失. 展开更多
关键词 左手材料 零平均折射率带隙 离散模
近零折射率材料的古斯汉欣位移的特性研究 预览 被引量:3
18
作者 陆志仁 梁斌明 +2 位作者 丁俊伟 陈家璧 庄松林 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第15期126-132,共7页
古斯汉欣位移是一种特殊的光学现象,由于纳米光学的不断普及,古斯汉欣位移成为了一个极其有价值的研究.本文采用以硅为介质柱周期排列的正方形的光子晶体,采用时域有限差分方法,研究了波长以及温度对于近零折射率材料中的古斯汉欣位移... 古斯汉欣位移是一种特殊的光学现象,由于纳米光学的不断普及,古斯汉欣位移成为了一个极其有价值的研究.本文采用以硅为介质柱周期排列的正方形的光子晶体,采用时域有限差分方法,研究了波长以及温度对于近零折射率材料中的古斯汉欣位移的影响.研究表明,波长对于古斯汉欣位移的影响非常大,而温度对于古斯汉欣位移的影响比较小. 展开更多
关键词 古斯汉欣位移 零折射率 光子晶体
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