成分是均匀分布的天然材料，他们的折射路也都是均匀的，因为光波通过物体时，无论是折射还是反射，所反映的都是材料的整体，而不是其原子结构。同样，对光波来说，超材料具有均匀的折射率，因为很多相同、间隔均匀的单元尺度远远小于波长。然而，这种建构的超材料的磁导率和介电常数值能被设计，实现传统光学不可能实现的折射率，如n=-1时，光进入超材料后便可使光向后弯曲。

超材料的介电常数和磁导率的有效性取决于光波如何与内部成分交互作用。规则金属线阵列能产生有效的介电常数，根据不同的尺寸、间距和排列方式，介电常数可从正数到负数间变化。

超材料已经能够改变光学归路。纳米结构的材料能在亚波长范围内控制光，这一点使一直以来隐身斗篷是通过负折射来实现是不可行的产生了影响。近些年，之前议论纷纷的超材料已经成为的光子学领域的研究热点之一。

超材料和变换光学的这一光明前景源于其已经慢慢扩展到实际应用中。目前，隐身斗篷已经能够在实验室中进行演示，但是这种隐身斗篷通常情况下只能从一些特定的角度进行观看，才会实现在单色光照射下的微小物体隐身。主要影响取决于共振，所以他们在宽带照明下不能工作。远小于光波长的纳米结构很难精密制造，批量制造更难。能与光波实现理想交互的结构材料很难找到。当前的挑战是克服这些限制并开发出实际应用。

1。3  光学变换与超材料结合的应用论文网

光学变换理论是在超材料发展的基础之上建立的。这很容易理解，因为我们往往是先获得了一样东西，才想如何更加有效的利用它。我们知道，变换光学为人为控制电磁波的传播特性提供了理论指导。同时超材料便使这种理论指导设计的器件变为了现实。

超材料支撑变换光学，类似广义相对论中描述重力如何包含空间和时间的方程。例如，一种潜在的应用是，把光集中在某一区域内，用新的太阳电池收集太阳光。很多常见的光学器件，通过变换光学，可以使其性能得到显著的提高。

2  基于光学变换的隐身衣

2。1  研究背景

我们所说的电磁隐身，就是通过减小目标对入射电磁波的散射截面来降低目标的可探测性。传统的隐身主要是通过使用吸波材料来达到隐身的效果；另外，采用红外遮挡与衰减装置、涂敷材料等，可以降低红外辐射强度，实现对红外探测器的隐身；在可见光隐身上，还基本靠涂抹迷彩或歪曲目标的外形等初级的方法。

图2。1 ：(a) 原坐标系              (b) 变换坐标系

上述方法均不能实现目标的完全隐身，而随着电磁超材料的提出与发展，一种基于电磁超材料的新的隐身方法也相继提出，这种方法可以改变入射电磁波的传播方向，使其向流水一样绕过物体，然后重新回到原来的传播途径上，在探测方看来好像不存在物体一样。基于光学变换理论来设计材料的介电常数和磁导率，从而提供特定分布的折射率，来实现对入射电磁波传播方向的控制。通过光学变换的理论推导，我们可以得到新型材料的参数（介电常数、磁导率），通过设置参数，我们可以得到折射率的特定分布，从而可以达到控制。

2。2  变换理论与变换介质

如图2。1 所示，变换光学是利用麦克斯韦方程在三维空间中坐标变换后的形式不变性，从一个虚拟的平直空间进行坐标变换得到目标器件的电磁场空间分布，则体现在电场、磁场、介电常数以及磁导率等参量表达式的变化中，而物理空间中材料参数的性质由坐标变换的雅可比矩阵平方给出。