幻覺(jué)光學(xué)器件機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，新型人工電磁材料實(shí)現(xiàn)了許多自然界常規(guī)材料所不具備的性能。尤其是變換光學(xué)理論的提出和發(fā)展為研究者能夠更好的調(diào)控電磁波帶來(lái)了全新、強(qiáng)有力的工具。本文從變換光學(xué)理論出發(fā)，在原有幻覺(jué)光學(xué)器件的基礎(chǔ)上，做了進(jìn)一步研究。理論解析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證同時(shí)證明了一些幻覺(jué)器件的性能。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.對(duì)兩種幻覺(jué)光學(xué)器件做嚴(yán)格的理論分析，探討其物理機(jī)理及意義。從麥克斯韋方程組出發(fā)，應(yīng)用變換光學(xué)理論推導(dǎo)出器件所需要的電磁參數(shù)，

2、并采用本征模展開(kāi)法，求電場(chǎng)波動(dòng)方程的解，利用電場(chǎng)磁場(chǎng)邊界條件可解得虛擬縮放器件的散射系數(shù)，對(duì)其散射特性進(jìn)行分析，并對(duì)此散射系數(shù)分情況進(jìn)行討論，全面的分析了這兩種器件的物理性能，在分析這兩種器件時(shí)，通過(guò)計(jì)算器件的散射場(chǎng)以及分析器件的散射系數(shù)可以比較幻覺(jué)光學(xué)器件與原來(lái)器件散射系數(shù)的差別，觀(guān)察性能。
　　2.從二維幻覺(jué)光學(xué)的角度提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了環(huán)形聚焦透鏡幻覺(jué)器件，此器件是將平面波繞射到環(huán)形透鏡后方，并在器件后方匯聚成一點(diǎn)。與二維隱身斗

3、篷不同的是，我們?cè)O(shè)計(jì)的環(huán)形聚焦透鏡不僅可以使波繞過(guò)中間的障礙物同時(shí)可以在障礙物后方匯聚，且實(shí)現(xiàn)此功能需要的電磁參數(shù)為非均勻的各向異性的電磁參數(shù)。實(shí)驗(yàn)所需要的高介電常數(shù)、低磁導(dǎo)率的各向異性電磁參數(shù)可以用一個(gè)改善的的嵌入式SRR結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
　　3.從三維幻覺(jué)光學(xué)的角度提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一個(gè)幻覺(jué)器件。這里舉了一個(gè)簡(jiǎn)單“隱形門(mén)”幻覺(jué)器件的例子。實(shí)現(xiàn)了用等效媒質(zhì)理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三維“隱形門(mén)”幻覺(jué)器件，該器件相當(dāng)于一道看不見(jiàn)的門(mén)，阻擋了電磁波的傳播