用新型人工电磁材料实现幻觉光学的理论研究开题报告

 2021-08-09 00:16:35

1. 研究目的与意义

研究目的:

变换光学的目的是将空间的变化转换成电磁参数的变化。

研究意义:

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2. 国内外研究现状分析

国内外同类研究概况:

与新型人工电磁材料相关的早期研究可以追溯到二十世纪初。早在1904年和1905年就有学者指出,在一个机械系统中(如一个悬挂的弹簧),相速和群速可以相反。这种现象在光学系统中同样可以存在,并且可能导致负折射现象。到了二十世纪50年代,有人对负折射做了更详细的讨论,但由于不知道负折射的材料是否存在,因此这一现象并无重大意义。直至1957年,苏联科学家dmitriysivukhin首次提出,当介电常数和磁导率同时为负(ε<0,μ<0)时,能速和相速相互平行且方向相反。稍后,pafomov对具有负磁导率媒质的切伦科夫效应做了研究。1964年,苏联科学家victorveselago系统地讨论和分析了(ε<0,μ<0)的材料所具有的性质,如负折射、反向多普勒效应、反向切伦科夫辐射等。由于在这样的材料中电场、磁场和波矢量满足左手螺旋关系(常规材料中它们满足右手螺旋关系),因而称其为左手材料。

除了这些理论研究之外,40年代提出的金属透镜天线和金属延迟透镜,被认为是最早实现的人工电磁材料的雏形。此外,在真空电子技术中,返波震荡管可以看作是一维的负折射率材料。类似的现象还存在于微波传输系统中。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1、利用变换光学理论,理论上推倒分别得到方形变成圆形的电磁参数。2、利用得到的电磁参数进行数值仿真,证明方形物体的散射场被虚拟为圆形。3、利用变换光学理论,理论上推倒分别得到圆形变成方形的电磁参数。4、利用得到的电磁参数进行数值仿真,证明圆形物体的散射场被虚拟为方形。研究计划:

二月份准备开题报告

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4. 研究创新点

新型人工电磁材料(早期亦被成为左手材料或左手媒质)与其他复合材料相比可具有特殊性质。任何一种材料对电磁波都会有特定的响应,其中对电场的响应可以用介电常数来表征,对磁场的响应可以用磁导率来表征。绝大多数自然界存在的材料对电场的响应为相对介电常数ε>1的一些离散值,磁场的响应为相对磁导率μ=1,而通过人工电磁材料可以实现更加丰富的广泛的介电常数值和磁导率值,达到许多自然材料不能达到的值域空间,甚至可以控制材料在空间的非均匀分布,从而实现许多常规材料无法实现的性质和功能。

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