异向介质在高分辨率成像上的应用

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1、浙江大学硕士学位论文摘要在光学领域和光子领域，衍射极限产生的负面效应作为研究障碍正无时无刻影响着我们。于是许许多多科学家对此进行了研究，力图突破这个科学屏障。本文就衍射极限这个问题进行了研究，对其概念和发展状况进行了阐述，并引进了异向介质这种具有不同于自然界物质的特异性质的人工物质，利用它设计出了能够突破衍射极限的超透镜(Hyperlens)，实现了高分辨率的成像。本文的重点是提出了两种利用异向介质设计Hyperlens的方法：第一种设计方案为利用具有平坦双曲线色散关系曲线的介质，由于它的色散关系能够束缚电磁波的传播，于是我们利用

2、它设计出了半圆形的Hyperlens。在本文中我们给出了理论分析和实验验证。实物原型我们使用了s形结构的异向介质来制作，这种异向介质在谐振频率时具有符合我们的设计要求的本构参数，而且实验数据表明利用这种异向介质设计出来的Hyperlens具有非常优异的性能。第二种设计方案为利用具有扁平椭圆色散关系曲线的介质，与第一种方案类似，这种介质也能够束缚电磁波的传播，同样我们设计出了半圆形的Hyperlens。但是与第一个方案不同之处在于利用这种介质设计出来的Hyperlens的有效工作频带比较宽，是宽频Hyperlens．实物原型我们使用

3、了闭合环结构的异向介质，其本构参数在比较宽的频段内都能够实现扁平椭圆色散关系曲线的特性，文中我们通过理论和实验验证了这种透镜的有效性。关键字：异向介质，亚波长成像，透镜Ⅱ浙江大学硕士学位论文摘要AbstractInthefieldoflightandthefieldofphotons，thediffractionlimitwhichwasdiscoveredbyAbbeinl873isabigobstacleanditsnegativeeffectisbecomingstrongenThenlotsofscientistsstar

4、tedtoresearchthisruleandtriedtobreakit．Inthisarticle，Igivesomeintroductionofthediffractionlimitincludingtheconceptanddevelopment．AndIshowmyresearchonthistopicinthesecondhalfofthisarticlewhichismainlyaboutthemethodsofdesigninghyperlenswithmetamaterialstobreakthediffrac

5、tionlimitandachievehighresolutionimaging．HereIproposetwowaystodesignhyperlenswithtwodifferentmetamaterials：Thefirstwayisbasedonthehyperbolicdispersionrelationship．Materialswiththatkindofdispersioncanconstrainthepropagatingdirectionofelectromagneticwaveandmakethewavepr

6、opagateinaprettynarrowway．Andwecanusethiskindofmaterialstofabricatehalfcylinder-shapedhyperlenswhichCallbreakthediffractionlimit．TheS-shapedringsmetamaterialscanrealizetheparameterswewant．Sowedesignedthehyperlensandmakeaprototypewiththismetamaterials．Thentheexperiment

7、resultsshowthishyperlenshasgreatperformance．Thesecondwayissimilartothefirstonebutbasedontheflatoval—shapeddispersionrelationship．Theeffectfrommaterialswiththiskindofdispersionisalmostthesamewiththeformeronethatisconstrainingthepropagatingrouteofelectromagneticwave．Soa

8、notherhalfcylinder-shapedhyperlenswasdesignedbutthistimewithclosed-ringsmetamaterialsandtheexperimentresultsshowthatitCanwor