基于相位编码超材料技术的波束分离器研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

超材料,也称新型人工电磁材料、新型人工电磁媒质、特异介质等。

它是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期性或非周期性排列,使其具有天然材料所不具备的超常电磁特性的人工复合结构或人工复合材料。

由等效媒质描述的超材料称之为新型人工电磁媒质,由空间编码描述的超材料称之为编码超材料和数字超材料。

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2. 国内外研究现状分析

超材料的概念最早由俄罗斯科学家 Veselago在 1968 年提出。

1996年,John Pendry取得了真正的突破,他们分别利用薄金属线阵列和分裂环谐振器阵列实现了在微波频率下实际实现电磁等离子体的可能性,以实现负εreff和负μreff低于等离子体频率。

2000 年,Pendry提出利用负折射率材料可以克服传统光学成像所遇到的绕射极限问题,使在成像面上原本的不可解析变成可解析,并对此观点进行了数值模拟。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题的研究目的是研制一个1分4的波束分离器,通过研究编码超材料相互作用的内在物理机制,给出调控数理模型,寻求带宽宽、转换效率高、多种形式调控相位的反射式编码超材料,最终实现波束的转换数目、转换效率、频移、相移等多功能调控。

在单波束入射的情况下,通过相位编码,波束在超表面由单束入射波反射而得到两束、四束或是更多束反射波。

在理想状态下,保持能量守恒,并运用CST仿真软件进行实验仿真与验证。

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4. 研究创新点

与传统材料相比,超材料能够实现天然材料所不具备的电磁特性,如负介电常数、负磁导率、负折射率以及零折射率等,实现了更多地物理现象,如逆多普勒、逆切伦科夫辐射等。

创新性地将单元结构以二维形式布列在平面上,构成了二维形式地超材料,即电磁超表面。

由于介质层超薄,损耗也会比三维超材料更低。

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