搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料

刘亚红 刘辉 赵晓鹏

基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料

刘亚红, 刘辉, 赵晓鹏
PDF
导出引用
导出核心图
  • 提出了一种双面环各向同性结构单元模型, 理论与实验研究了其微波电磁谐振行为. 结果表明: 在电磁波平行入射和垂直入射条件下, 该结构可在同一频段实现磁谐振, 且在谐振频段磁导率为负; 当电磁波以不同角度斜入射时, 其产生负磁导率频段也保持不变, 即该结构的电磁特性不依赖于入射角度, 双面环结构具有各向同性的特点. 将双面环结构与金属线结构组合, 该组合结构具有负折射率. 另外,双面环结构还具有小型化的优点, 在不增加结构单元几何尺寸的情况下, 通过在结构单元中引入金属化过孔的方法, 增加结构单元的电长度, 可使谐振频率大幅度地向低频方向移动, 使其在低频工作时 仍保持小型化的优点. 在双面环结构中引入金属化过孔技术可使谐振单元的几何尺寸减小50%, 在微波器件、滤波器、天线等领域有广阔的应用前景.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50872113,50936002)和 西北工业大学基础研究基金(批准号: JC201154)资助的课题.
    [1]

    Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509

    [2]

    Pendry J B, Holden A J, Stewart W J 1996 Phys. Rev. Lett. 76 4773

    [3]

    Pendry J B, Holden A J, Robbins D J, Stewart W J 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2075

    [4]

    Shelby R, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77

    [5]

    Zhou X, Fu Q H, Zhao J, Yang Y, Zhao X P 2006 Opt. Express 14 7188

    [6]

    Zhao X P, Zhao Q, Zhang F L, Zhao W, Liu Y H 2006 Chin. Phys. Lett. 23 99

    [7]

    Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]

    [8]

    Gong B Y, Zhao X P 2011 Opt. Express 19 289

    [9]

    Zhou X, Zhao X P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 181908

    [10]

    Zhu W R, Zhao X P, Gong B Y, Liu L H, Su B 2011 Appl. Phys. A 102 147

    [11]

    Liu Y H, Song J, Luo C R, Fu Q H, Zhao X P 2008 Acta Phys. Sin. 57 934 (in Chinese) [刘亚红, 宋娟, 罗春荣, 付全红, 赵晓鹏 2008 物理学报 57 934]

    [12]

    Zhu W R, Zhao X P, Ji N 2007 Appl. Phys. Lett. 90 011911

    [13]

    Bao S, Luo C R, Zhang Y P, Zhao X P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3187 (in Chinese) [保石, 罗春荣, 张燕萍, 赵晓鹏 2010 物理学报 59 3187]

    [14]

    Yen T J, Padilla W J, Fang N, Vier D C, Smith D R, Pendry J B, Basov D N, Zhang X 2004 Science 303 1494

    [15]

    Linden S, Enkrich C, Wegener M, Zhou J F, Koschny T, Soukoulis C M 2004 Science 306 1351

    [16]

    Zhang S, Fan W J, Minhas B K, Frauenglass A, Malloy K J, Brueck S R J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 037402

    [17]

    Qi R, Yu X L, Li Z B, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 185301

    [18]

    Ji A C, Sun Q, Xie X C, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 023602

    [19]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [20]

    Nguyen V C, Chen L, Halterman K 2010 Phys. Rev. Lett. 105 233908

    [21]

    Furlani E P, Baev A 2009 Phys. Rev. E 79 026607

    [22]

    Jin Y, He S L 2010 Opt. Express 18 16587

    [23]

    Dolling G, Wegener M, Soukoulis C M, Linden S 2007 Opt. Express 15 11536

    [24]

    Kafesaki M, Tsiapa I, Katsarakis N, Koschny T, Soukoulis C M, Economou E N 2007 Phys. Rev. E 75 235114

    [25]

    Zhou J F, Koschny T, Zhang L, Tuttle G, Soukoulis C M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 221103

    [26]

    Baena J D, Jelinek L, Marqués R, Mock J J, Gollub J, Smith D R 2007 Appl. Phys. Lett. 91 191105

    [27]

    Casse B D F, Moser H O, Lee J W, Bahou M, Inglis S, Jian L K 2007 Appl. Phys. Lett. 90 254106

    [28]

    Smith D R, Vier D C, Koschny T, Soukoulis C M 2005 Phys. Rev. E 71 036617

    [29]

    Chen X D, Grzegorczyk T M, Wu B I, Pacheco J Jr, Kong J A 2004 Phys. Rev. E 70 016608

  • [1]

    Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509

    [2]

    Pendry J B, Holden A J, Stewart W J 1996 Phys. Rev. Lett. 76 4773

    [3]

    Pendry J B, Holden A J, Robbins D J, Stewart W J 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2075

    [4]

    Shelby R, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77

    [5]

    Zhou X, Fu Q H, Zhao J, Yang Y, Zhao X P 2006 Opt. Express 14 7188

    [6]

    Zhao X P, Zhao Q, Zhang F L, Zhao W, Liu Y H 2006 Chin. Phys. Lett. 23 99

    [7]

    Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]

    [8]

    Gong B Y, Zhao X P 2011 Opt. Express 19 289

    [9]

    Zhou X, Zhao X P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 181908

    [10]

    Zhu W R, Zhao X P, Gong B Y, Liu L H, Su B 2011 Appl. Phys. A 102 147

    [11]

    Liu Y H, Song J, Luo C R, Fu Q H, Zhao X P 2008 Acta Phys. Sin. 57 934 (in Chinese) [刘亚红, 宋娟, 罗春荣, 付全红, 赵晓鹏 2008 物理学报 57 934]

    [12]

    Zhu W R, Zhao X P, Ji N 2007 Appl. Phys. Lett. 90 011911

    [13]

    Bao S, Luo C R, Zhang Y P, Zhao X P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3187 (in Chinese) [保石, 罗春荣, 张燕萍, 赵晓鹏 2010 物理学报 59 3187]

    [14]

    Yen T J, Padilla W J, Fang N, Vier D C, Smith D R, Pendry J B, Basov D N, Zhang X 2004 Science 303 1494

    [15]

    Linden S, Enkrich C, Wegener M, Zhou J F, Koschny T, Soukoulis C M 2004 Science 306 1351

    [16]

    Zhang S, Fan W J, Minhas B K, Frauenglass A, Malloy K J, Brueck S R J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 037402

    [17]

    Qi R, Yu X L, Li Z B, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 185301

    [18]

    Ji A C, Sun Q, Xie X C, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 023602

    [19]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [20]

    Nguyen V C, Chen L, Halterman K 2010 Phys. Rev. Lett. 105 233908

    [21]

    Furlani E P, Baev A 2009 Phys. Rev. E 79 026607

    [22]

    Jin Y, He S L 2010 Opt. Express 18 16587

    [23]

    Dolling G, Wegener M, Soukoulis C M, Linden S 2007 Opt. Express 15 11536

    [24]

    Kafesaki M, Tsiapa I, Katsarakis N, Koschny T, Soukoulis C M, Economou E N 2007 Phys. Rev. E 75 235114

    [25]

    Zhou J F, Koschny T, Zhang L, Tuttle G, Soukoulis C M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 221103

    [26]

    Baena J D, Jelinek L, Marqués R, Mock J J, Gollub J, Smith D R 2007 Appl. Phys. Lett. 91 191105

    [27]

    Casse B D F, Moser H O, Lee J W, Bahou M, Inglis S, Jian L K 2007 Appl. Phys. Lett. 90 254106

    [28]

    Smith D R, Vier D C, Koschny T, Soukoulis C M 2005 Phys. Rev. E 71 036617

    [29]

    Chen X D, Grzegorczyk T M, Wu B I, Pacheco J Jr, Kong J A 2004 Phys. Rev. E 70 016608

  • [1] 李俊成, 郭立新, 刘松华. THz频段单面左手材料的设计及仿真研究. 物理学报, 2012, 61(12): 124102. doi: 10.7498/aps.61.124102
    [2] 武明峰, 孟繁义, 吴 群, 吴 健. 基于左手介质后向波特性的微带天线小型化研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6368-6373. doi: 10.7498/aps.55.6368
    [3] 龚伯仪, 周欣, 赵晓鹏. 光频三维各向同性左手超材料结构单元模型的仿真设计. 物理学报, 2011, 60(4): 044101. doi: 10.7498/aps.60.044101
    [4] 唐明春, 肖绍球, 邓天伟, 柏艳英, 官剑, 王秉中. 小型化电谐振人工特异材料研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4715-4719. doi: 10.7498/aps.59.4715
    [5] 武明峰, 孟繁义, 傅佳辉, 吴 群, 吴 健. 新型小型化的平面左手介质微带线及其后向波特性验证. 物理学报, 2008, 57(2): 822-826. doi: 10.7498/aps.57.822
    [6] 张松, 马华, 屈绍波, 谢峰, 徐卓. 基于平行金属条的左手结构设计与仿真研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3961-3965. doi: 10.7498/aps.58.3961
    [7] 鲁磊, 屈绍波, 施宏宇, 张安学, 张介秋, 马华. 基于宽边耦合螺旋结构的低频小型化极化不敏感超材料吸波体 . 物理学报, 2013, 62(15): 158102. doi: 10.7498/aps.62.158102
    [8] 刘亚红, 宋 娟, 罗春荣, 付全红, 赵晓鹏. 垂直入射条件下厚金属环结构的负磁导率与左手材料行为. 物理学报, 2008, 57(2): 934-939. doi: 10.7498/aps.57.934
    [9] 朱忠奎, 罗春荣, 赵晓鹏. 一种新型的树枝状负磁导率材料微带天线. 物理学报, 2009, 58(9): 6152-6157. doi: 10.7498/aps.58.6152
    [10] 康 雷, 赵 乾, 赵晓鹏. 二维负磁导率材料中的缺陷效应. 物理学报, 2004, 53(10): 3379-3383. doi: 10.7498/aps.53.3379
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1748
  • PDF下载量:  934
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-16
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

基于小型化结构的各向同性负磁导率材料与左手材料

  • 1. 西北工业大学理学院, 西安 710072
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50872113,50936002)和 西北工业大学基础研究基金(批准号: JC201154)资助的课题.

摘要: 提出了一种双面环各向同性结构单元模型, 理论与实验研究了其微波电磁谐振行为. 结果表明: 在电磁波平行入射和垂直入射条件下, 该结构可在同一频段实现磁谐振, 且在谐振频段磁导率为负; 当电磁波以不同角度斜入射时, 其产生负磁导率频段也保持不变, 即该结构的电磁特性不依赖于入射角度, 双面环结构具有各向同性的特点. 将双面环结构与金属线结构组合, 该组合结构具有负折射率. 另外,双面环结构还具有小型化的优点, 在不增加结构单元几何尺寸的情况下, 通过在结构单元中引入金属化过孔的方法, 增加结构单元的电长度, 可使谐振频率大幅度地向低频方向移动, 使其在低频工作时 仍保持小型化的优点. 在双面环结构中引入金属化过孔技术可使谐振单元的几何尺寸减小50%, 在微波器件、滤波器、天线等领域有广阔的应用前景.

English Abstract

参考文献 (29)

目录

    /

    返回文章
    返回