基于变换光学的隐形斗篷研究

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1、劣妻未交硕士学位论文基于变换光学的隐形斗篷研究ResearchInvisibleCloakbasedResearcIt0n1n0nTransformationOptics作者：刘健导师：延凤平北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密

2、的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：≥。＼谴导师签名：签字日期：沙I啤年弓月≯1FI签字日期：2。I中年多月二。日中图分类号：TN929．5UDC：621．39学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于变换光学的隐形斗篷研究ResearchonInvisibleCloakbasedonTransformationOptics作者姓名：刘健导师姓名：延凤平学位类别：工学学科专业：电磁场与微波技术学号：11120049职称：教授学位级别：硕士研究方向：光通信北京交通大学20

3、14年3月致谢本论文的工作是在我的导师延凤平教授的悉心指导下完成的，延凤平教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来延风平老师对我的关心和指导。延凤平教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向延凤平老师表示衷心的谢意。延凤平教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，谭思宇、刘硕等同学对我论文中的二维以及三位隐形斗篷的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情

4、。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要变换光学是一种能够根据需要控制电磁波传播路径的理论工具。其中2006年由英国科学家提出了两种隐形斗篷的设计方案，给出变换光学的新应用方向，并且由于其隐身的特性，对军事以及装饰等领域具有重要意义，引起了人们的广泛关注与研究。而隐形斗篷是指利用变换光学理论更改材料参数，使照射到其上的光的传播路径发生弯曲并绕射过隐形斗篷继续原来的路径传播，使得置于隐形斗篷内部的物品被隐藏。本文对基于变换光学的隐形斗篷特性进行研究，主要内容包括：1．研

5、究了作为隐形斗篷理论基础的变换光学理论，给出变换光学中相关矢量的定义以及由斜角直线坐标系到任意坐标系的推导、转换坐标系数和基矢量的变换以及矢量分量的坐标变换。为基于变换光学隐形斗篷的研究奠定了基础。2．采用无奇点的计算式从二维模型中的圆形、椭圆形等规则图形向边界为连续或者分段函数等任意边界的模型扩展，给出无奇点特性的研究结果。对球形以及基于e角轴对称的任意边界三维模型隐形斗篷特性进行了仿真验证。3．根据基于无奇点二维任意边界隐形斗篷的相关模型，提出一种新的基于够角无奇点三维轴对称任意边界的隐形斗篷模型

6、以及窗帘式无奇点三维任意边界的隐形斗篷模型(两端并不具备隐身特性)的构建方法，并加以扩展，同时给出了相应的仿真结果。关键词：变换光学；任意边界；无奇点；隐形斗篷分类号：TN929．5ABSTRACTTransformationoptics(TrO)isatheoreticaltoolwhichcancontrolelectromagneticwave．ThemethodofTrObegantoattractwideattentionafterpublicationoftwopapersintheiss

7、ueofSciencemagazinebyEnglishscientistsin2006．Theyproposedtwonewmethodsofinvisiblecloakdesign．ThetheoryofTrOCanchangethemediumparametersofmaterials．ThecloakCanmakelightbypasstheitemasifnothingthere．Thispaperstudiesoninvisiblecloakbasedontransformationopt

8、icsandincludes：1．StudythetheoryofTrOasthebasisofinvisiblecloak．IntroducethedefinitionofrdatedvectorsofTrOandderivationfromCartesiancoordinatestoarbitrarycoordinates，coefficientofcoordinateconversion，transformationofbasevectorandv