光学纳米材料(MMs)的引入能打开一个相当广阔的光传播控制之门,所以在过去几年里一直致力于实现这一目标。主要的研究领域可以分为两个方面:一方面,纳米技术的进步提供了构成越来越小、相当复杂的纳米结构的方法,另一方面,有效材质理论已经显现令人惊讶的效果。此外,它将明显促进传播光学和其他光学材料的发展。如果通过人工排列原子可以控制光的传播特性,那么就可以设计出许多具有奇特属性的有效介质[8-9]。
通过分析转移矩阵模拟有限长度电磁超材料,计算反射系数和透射系数,可以确定有效介电常数 和磁导率 。我们在由周期排列的导线组成的介质,由开口谐振器(SRRS)周期阵列组成的介质,和由导线和SRR阵列交织的介质,三种情况下进行研究。可以发现基于 和 的频率关系式与用有效介质参数预测的解析表达式完全一致。其中,导线介质频率区域中 的实部是负的,并且SRRs频率区域中 的实部也是负的。组合结构的恢复频率区域中 , 的实部同时为负时,折射率的实数部分也是负的。源-于,优~尔^论=文.网www.youerw.com 原文+QQ7520~18766
现已提出以下观点,在长波长的限制条件下,电磁超材料——由散射单元的周期性或随机阵列形成的复合结构材料,在电磁辐射下表现为连续材料[11]。在最近的实验和模拟中已经证明[12],特定的超材料结构所表现出的散射特性与基于 和 作出的近似频率是一致的。然而,该技术在应用中使用了间接探测材料的研究方法,并没有对 和 给出明确的测量值。快速浏览以上简介,发现先前的猜想的确有效:即 和 可以应用到电磁超材料方面。在这里,利用透射系数和反射系数(S参数,等价)计算出波垂直入射在有限平板超材料的相关参数。通过逆推散射数据来确定折射率n和阻抗Z,而对于较厚的系统,可以直接从中获得 和 的值。当散射参数已知时,在这项研究中利用的模拟数据技术将适用于超材料样品的实验表征。
在过去的十年中,投入了大量精力研究各种各样的隐形设备。实现隐身斗篷的一个方法是消除内部的电磁波并且不去干扰外界的电磁波。但是,这种方法不可能被应用于传感器的隐藏[13],这样会极大地限制它的潜在应用。为了解决这样的难题,另一个所谓的“外部隐身”的想法被提了出来[14],使隐形物体可以与周围环境共享信息。然而,为了实现这种完美的隐身,必须使用参数是既定分布的并且高度取决于制造隐形外壳的双负材料。在实际操作中, 为负或者 为负的单负材料、和同时为负的双负材料在制造技术和理论层面上存在不少难题。在目前发现的天然材料中,并没有双负材料的存在,而在共振频率附近金属材料是介电常数 为负的材料,铁磁材料是磁导率 为负的材料。并且,双负材料实验结果的范围相比于类似的单负材料是极小的[15-16]。自此,祝雪丰[17]提出一种不同的隐形方法叫做“超透镜隐形”,通过应用双层结构内的单负材料来使一个声传感器隐形,这样既简化了实验过程又方便了实验的实现,并且提升了操作时的共振范围。但是,其中一层结构必须利用非均匀材料制作。即使所要求的非均匀材料可以利用均匀材料通过可还原的方式制作,但一个巨大数量的均匀材料的多层结构拥有不同的性质仍是必需的,这样在声学传感器的隐形实验中就不会出现很大的困难。
用一个混合层结构去隐藏一个被动传感系统(一个被透明层保护的传感器),通过使用材料参数完全独立于主基体跟一个隐形系统是一样的材料。数据计算结果表明,只有三种不同的单负材料才能产生很好的隐形效果,即使在弱效应的影响下。这样可以显著的促进完成一个表现良好的传感器隐藏设备实验进程。