摘要：控制电磁波的传播方向,甚至控制包括光波在内的波的传播方向,是一个充满前景的研究方向。本文对可控负折射率材料进行了研究,利用折射率的变化则可以实现波方向上的可控。根据对双金属环阵列结构产生负磁导率特性的分析,研究了该结构金属环局部开口状态至局部闭合状态导致的磁导率及最后导致折射率的变化,发现开闭口出现的不同特性,设计了双金属环局部闭合状态阵列可控结构的方案。分别对开口金属环阵列和局部闭合金属环阵列进行磁导率及它们与金属带组合结构折射率的实验,与理论结果相比较,并且对本文所设计的可控负折射率阵列结构进行了验证。最终结果证明,通过设计的这个结构,可以实现某一微波波段波传播的两个方向的控制,同时本文的实验结论也证明了利用折射率的改变来控制波的传输方向是可行的。应用合理的结构,通过操控电场,可以实现在波在方向上的改变。这对于研究和工程应用都有着可行的巨大潜力。

摘要：设计了一种工作在光波段的新型四重对称的双层手征结构,通过数值模拟得到透射系数和反射系数,反演计算了结构的圆二色性、旋光角、手征参数和折射率。结果表明该结构在谐振波长附近具有很强的旋光性,并且在椭偏度为零时,即透射光变成完全线偏振光时,旋光角达到了55°;在一定波段内可以实现左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的负折射率,且不需要介电常数和磁导率同时为负,更重要的是,实现负折射率的左旋圆偏振光(LCP)具有较宽的频带,不局限于谐振波长附近,在椭偏度为零时,折射率也为负。考虑到具体的实验制作,对加衬底的手征结构进行了数值模拟,结果表明谐振波长向长波长方向产生了偏移,完全线性偏振光的旋光角仍然有40°。

摘要：本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。

摘要：本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。

摘要：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。

摘要：利用传输矩阵法研究含正负折射率材料构造的一维对称结构光量子阱(AB)m(CDDC)n(BA)m传输特性,并通过对比全正折射率材料光量子阱的透射谱,结果表明:当光量子阱的垒层(AB)m(BA)m为正负折射率材料混合结构时,透射谱出线三条透射峰,较全正折射率材料光量子阱透射峰变窄,禁带变宽;当阱层(CDDC)n为材料混合结构时,透射谱仅在中心频率位置出现一条透射峰,且透射峰变宽;当垒层和阱层同时为混合结构时,透射谱仅在中心频率位置出现一条透射峰,且透射峰变窄,禁带明显变宽;当垒层或阱层全负负折射率材料时,透射谱出现三透条射峰,透射峰变宽,禁带变宽。正负折射率材料混合构建的光量子阱的透射谱特性,为设计和制造新型光学器件提供理论依据。

摘要：根据初级像差理论,系统研究了由左手性介质构造的透镜系统的赛德尔像差特性.分析了左手性介质单折射曲面的赛德尔像差特性,发现其消初级球差的曲面类型比普通介质更为灵活且可用于实成像系统.依据薄透镜赛德尔和数公式,分析和设计了三种只有左手性介质才具备的可消部分赛德尔像差的薄透镜结构参数,提出了几种能同时消除全部五种赛德尔像差的由左手性介质构造的透镜组合系统.研究表明左手性介质相对于普通介质在消像差方面存在较大优势,在光学设计时可以采用更少的折射表面个数或更简单的表面形状即可到达同等的成像性能.

摘要：分别设计和仿真了一种新型的工作在微波段和光波段的折线形手征介质结构.利用仿真得到的透射系数和反射系数反演计算了该结构的旋光角、椭偏度、相对介电常数、相对磁导率、手征参数以及折射率等参数.结果表明该结构在这两种波段下都显示出极大的旋光角和椭偏度,且因具有大的手征参数,而不再需要介电常数和磁导率同时为负就可实现左旋圆极化波(LCP)和右旋圆极化波(RCP)的负折射率.

摘要：基于麦克斯韦旋度方程,将磁电超材料板中的电元件和磁元件分别等效为面电流和面磁流,通过计算这些周期性面电流和面磁流在某个磁电超材料板上产生的总电场和总磁场,获得了关于面磁流密度和面电流密度的两个方程,进而推导出了周期性磁电超材料折射率与磁元件的磁导率、电元件的介电常数和空间色散项之间关系的解析公式.与传统的折射率计算公式不同,该解析公式充分考虑到了空间色散以及磁电超材料的电元件和磁元件的相互作用.折射率理论曲线和基于仿真实验数据的提取值曲线能很好地符合,这说明文中推导的折射率公式能够正确地描述磁电超材料的负折射特性.本文的结果将为分析电磁元件之间的相互作用以及设计负折射率符合一定要求的磁电超材料提供重要的理论参考.

摘要：利用几何光学方法研究了由左手性介质制成的简单透镜的光学特性.推理分析了左手性介质透镜处球形界面的负折射规律,并依此表明了常用光学公式仍适用于左手性介质.指出了左手性介质透镜相对于用传统介质制作的普通透镜所具备的固有优点,最后证实了利用单块左手性介质透镜即可完全消球差,并相应提供了零球差左手性介质透镜的设计实例.