基于近轴系统的光学隐身+文献综述(2)
时间:2018-10-15 19:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
随着探测技术的不断发展，为了增强国防系统的防御能力，我们要做的不仅仅是对隐身技术进行更加深入的横向研究，更重要的是寻求隐身技术的纵向发展，也就是寻找有实用价值更高更能应用于工程中的的隐身理念和隐身材料。 这时候，一种本不存在于自然界中的奇异材料——左手材料诞生了。左手材料又被叫做双负值材料，前苏联物理学家Veselago[2]于1968年在一篇论文中首次提出了这种左手材料。这种材料的特点是它具有负的介电常数和磁导率，而且当这两个参数的值均为负数时，它的电场方向、磁场方向和波矢满足左手定则。这就是它被称为左手材料（Left-Handed Materials,LHM）的原因。但是当时Veselago提出这个概念时，他仅仅是提出来猜想，实际意义上的左手材料并没有被发现和得到实验证实。直到几十年后，21世纪初，这种具有负介电常数和负磁导率的的左手材料才在美国诞生，并通过微波实验验证成功[3]。左手材料的制备主要利用了铜这种普通材料[4]。它的出现使得了隐身技术得到巨大飞越，人们由此提出了隐身斗篷的概念。 隐身斗篷与之前隐身技术的最大区别在于，前者的工作原理是改变光波的传播路线，从而使光波在目标物处中产生弯曲，这样就达到了掩盖目标物的目的；而后者主要是依靠吸收波长。隐身斗篷不仅可以在电磁波的的领域实现隐身，在其发展的过程中，科学家还用类似方法证明了声波隐身的可能性。 在隐身斗篷的概念提出后，隐身技术得到了较快的发展，不过现在的隐身斗篷依然有各种不同的缺点，这使得我们难以实现把隐身斗篷应用到实际中去。例如：要求斗篷局部材料参数具有奇异性，宽频带隐身难以实现，斗篷介质由非均匀各向异性材料组成等等。为了对抗目前不断发展的探测技术，增强国防系统的安全性，以及在其他应用领域中更好的发展，让隐身技术发挥现实的作用，目前发现新的隐身原理以及新型隐身材料迫在眉睫。 1.2 国内外研究现状与进展 本文的主要研究内容 目前隐身的研究与发展得到各国学者的关注，并且具有重要的理论和实际意义，能够给世界带来前所未有的改变。但是纵观目前的研究进展情况，主要有两种研究方法，一种是利用设计涂层的方法来研究减小夹杂散射总截面；另一种是构造由各向异性非均匀材料组成的斗篷，从而控制入射波的方向实现绕射隐身。当然，两种方法各有利弊。 在本课题的研究中，我们从另一个创新的角度来实现一个三文多向连续角度的斗篷。这个装置可以在可见光范围发射射线。它还利用现成的各向同性光学，很容易扩展到任意大尺寸，可以统一放大，并且使用的光学材料简单。因此，许多的隐形伪装方案所遇到的困难，到目前为止都可以解决，只是存在边缘效应。我们还用射线光学提供了一个简洁而有效的理论，来描述小角度（“旁轴”）限制下的所有完美的光学隐身。我们用四个透镜来把我们的理论应用到一般光学系统中，并显示哪些系统的光线可以被认为是“完美”的旁轴隐身。具体研究工作如下： （1）具体了解光学隐身的概念和通过介质性质调控光传播路径的原理。 （2）掌握费马原理的含义以及光程取极值的含义。 （3）学会使用ABCD理论，了解ABCD理论在分析中的具体过程，能够自己完成分析近轴光学系统的隐身斗篷并给出具体数据。 （4）简单搭建光路并给出实验结果和分析。 （5）用软件仿真给出近轴光线传播原理图。 2 完美光学斗篷的理论分析 2.1 引言 (责任编辑：qin) |