基于轉(zhuǎn)換光學(xué)的新型電磁器件的理論研究.pdf

1、伴隨著人工電磁材料的蓬勃發(fā)展，人們致力于設(shè)計各種各樣功能新穎的電磁器件，轉(zhuǎn)換光學(xué)為此提供了有效的理論指導(dǎo)，其中最著名的是隱身器件，它能引導(dǎo)電磁波繞過隱藏目標(biāo)，仿佛電磁波在自由空間中傳播一樣。不過，與功能的新穎相伴隨的是材料的復(fù)雜，因此提出新型隱身器件以及簡化電磁參數(shù)一直是該領(lǐng)域頗具挑戰(zhàn)性的研究課題。
　　本文基于轉(zhuǎn)換光學(xué)提出了幾種新型隱身器件，并提出了新型電磁器件－自適應(yīng)波導(dǎo)彎曲接頭和光學(xué)電梯，取得了一些有益的結(jié)論和成果，主要研究

2、工作和創(chuàng)新點如下：
　　1、提出了兩種新型的開放式隱身器件?；趬嚎s變換設(shè)計的分布式隱身器件，由若干個獨立的子系統(tǒng)構(gòu)成，子系統(tǒng)的電磁參數(shù)與隱藏目標(biāo)無關(guān)，相鄰的子系統(tǒng)之間留有通信窗口?；诓贿B續(xù)邊界函數(shù)設(shè)計的開放－封閉式隱身，可以實現(xiàn)全開放、半開放和全封閉等不同功能的隱身器件，而且通信窗口尺寸具有極大的可調(diào)性。開放式隱身器件解決了傳統(tǒng)隱身器件完全封閉的問題。
　　2、提出了幾種具有簡單電磁參數(shù)的隱身器件。首先，基于最新的線性變

3、換理論，設(shè)計了對地面目標(biāo)進行隱身的平板隱形地毯，具有均勻的電磁參數(shù)，可以用自然界的單軸晶體材料來實現(xiàn)；其次，提出了兩步坐標(biāo)變換法，設(shè)計了二維多邊形隱身器件，具有均勻非奇異的電磁參數(shù)；最后，利用線性變換理論提出了菱形和三角形補償介質(zhì)隱身器件，擁有電磁參數(shù)均勻的優(yōu)勢。
　　3、提出了增益補償隱身器件。根據(jù)復(fù)變換理論，假設(shè)隱身器件的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率是復(fù)數(shù)，即考慮了實際損耗和增益補償，再結(jié)合隱式變換理論，推導(dǎo)出增益補償隱身器件的復(fù)數(shù)電磁參

4、數(shù)，就得到了損耗和增益的關(guān)系，從而可以指導(dǎo)我們當(dāng)隱身器件有損耗時如何進行增益補償才能實現(xiàn)完美隱身，為解決實際工程問題提供了理論依據(jù)。
　　4、提出了新型電磁器件－自適應(yīng)波導(dǎo)彎曲接頭。基于線性變換理論，對連接兩個尺寸不同波導(dǎo)的任意彎曲接頭進行了嚴(yán)格的理論分析，該接頭具有均勻各向異性的介電常數(shù)，利用等效介質(zhì)理論，只需要兩種均勻介質(zhì)材料的交替排列就可以實現(xiàn)所需的任意彎曲控制的自適應(yīng)波導(dǎo)彎曲接頭，極大地簡化了設(shè)計方法，為工程應(yīng)用奠定了重要