一種左手材料非線性特性研究.pdf

1、左手材料是一種新型的人工材料。與常規(guī)材料相比，它同時(shí)具有負(fù)的介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ，因而表現(xiàn)出一系列反常的電磁學(xué)特性，如逆Doppler效應(yīng)、逆Cerenkov輻射、負(fù)折射現(xiàn)象和完美透鏡效應(yīng)等。早在1968年前蘇聯(lián)物理學(xué)家Veselago就提出了左手材料的理論模型。但由于自然界不存在這種性質(zhì)特異的物質(zhì)，所以在其后近30年左手材料的發(fā)展近乎處于停滯狀態(tài)。直到上個(gè)世紀(jì)九十年代，隨著人工周期性材料的發(fā)展，人們分別在理論和實(shí)驗(yàn)上證明了實(shí)現(xiàn)左手材料

2、的可能性。這種新型復(fù)合材料的人工實(shí)現(xiàn)極大地豐富了微波、電路、光學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域，被美國Science雜志評為2003年度十大科技突破之一。
　　 近年來人們對左手材料的研究主要集中在線性左手材料，即假定材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率與電場和磁場的強(qiáng)度無關(guān)。2003年Zharov等人首次分析了一種左手材料的非線性特性。他指出，當(dāng)入射電磁場的強(qiáng)度比較大的時(shí)候，就要求我們也要將左手材料的非線性性質(zhì)考慮進(jìn)去。該研究成果激起了人們對非線性左手材料

3、的濃厚興趣。
　　 目前研究者對于左手材料的非線性特性的研究都處于對現(xiàn)有的非線性光學(xué)的各項(xiàng)分支，諸如左手材料中的二次諧波的產(chǎn)生、光孤子現(xiàn)象和超短脈沖現(xiàn)象等等，進(jìn)行一般性研究，其中很少涉及到左手材料的具體結(jié)構(gòu)。鑒于這種情況，本論文針對嵌入在非線性電介質(zhì)中、由金屬線和裂諧振環(huán)構(gòu)成的左手材料，研究了其非線性特性，獲得了該結(jié)構(gòu)電磁參量對外磁場變化的非線性響應(yīng)與其系統(tǒng)參量之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，在一定的條件下，這種材料的屬性可在右手材料