基于负折射率媒质的吸波材料设计与电磁特性-研究

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1、图目录图1．1一维、二维负折射率媒质样品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3图1．2一维金属线和开口谐振环媒质的透射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3图1．3基于Snell折射原理的折射实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3图1．4二维负折射率媒质的折射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4图1．5(a)二维常规传输线单元；(b)电容电感加载二维传输线单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图1．6负折射率传输线媒质折射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6图1．7负折射率媒质波束位移实验示意图

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8图1．8Goos．Hiinchen位移效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10图1．9负折射率介质中的多谱勒效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11图1．10负折射率介质板完美透镜对传播波的汇聚作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12图1．11负折射率介质板完美透镜对倏逝波的放大作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．13图2．1YIG．Wires结构负折射率媒质示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17图2．2YIG．Wires结构负折射率媒质示意图等效磁导率⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19图2．3等效磁导率随外加磁场变化图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图2．4金属线阵列在不同基体材料下的等效磁导率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23图2—5合成媒质的等效参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．24图2．6改进型YIG．Wires结构负折射率媒质结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25图3．1YIG媒质电磁波传输特性仿真模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27图3．2YIG媒质的电磁波传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．28图3．3YIG媒质传输

4、系数随外加磁场变化特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．28图3．4金属线阵列的电磁波传输特性仿真模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29图3．5金属线阵列的电磁波传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29图3．6YIG．Wires结构合成材料电磁仿真示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．30图3．7两种入射方式的电磁波传输、反射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31图3．8YIG．Wires结构负折射率媒质原始模型的传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31图3．9YIG．Wires结构负折射率媒质的可调谐特性⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32图3．10YIG．Wires结构负折射率媒质的折射特性仿真模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．33图3．11负折射率媒质的负折射特性电磁仿真结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．33VII图目录图3．12等效参数为．1时的计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34图3．13等效参数为．1的传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．35图3．14等效参数为．1的相位特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35图3．15负折射率媒质的放大倏逝波特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯．．36图3．16(a)等效磁导率和等效介电常数，(b)等效传播常数k⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37图3．17三通带电磁超材料的传输反射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38图3．18仿真模型(a)，以及7．1GHz(b)、10．9GHz(e)、15．5GHz(d)的折射特性．．38图3．19表面形貌(a)石榴石薄膜的SEM照片(b)石榴石薄膜的AFM照片⋯⋯⋯39图3．20THz波段负折射率媒质结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40图3．21仿真优化得出的THz波段负折射率媒质电磁波传输、

7、反射特性⋯⋯⋯40图3．22反演提出所得的THz波段负折射率媒质的等效折射率变化特性⋯⋯⋯41图4．1YIG板和PCB板材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42图4．2YIG．Wires结构负折射率媒质样品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43图4．3YIG．Wires结构负折射率媒质测试示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．43图4．4矩形波导测试装置实物图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43图4．5直流强磁场发生器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44图4．6YI

8、G、金属线阵列以及合成媒质的电磁波传输特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44图4．7合成媒质随外加磁场变化的可调谐特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45图4．8Snell折射实验示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46图4．9折射实验装置图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46图4．10楔形负折射率媒质样品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47图4．11楔形石蜡样品的折射特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47图4．1