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十字环型左手材料单元结构设计与仿真

杨晨 张洪欣 王海侠 徐楠 许媛媛 黄丽玉 张可欣

十字环型左手材料单元结构设计与仿真

杨晨, 张洪欣, 王海侠, 徐楠, 许媛媛, 黄丽玉, 张可欣
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  • 提出了一种新型十字环型左手材料结构单元.该结构只需在介质板单侧蚀刻, 即可在二维方向上产生等效负介电常数和等效负磁导率.通过理论分析, 提出场-路结合的等效源分析法以计算等效介电常数、磁导率, 并据此对十字环型结构单元的左手特性激发机理进行了论证. 后采用Nicolson-Ross-Weir 等效参数法提取了十字环型单元阵列的相对介电常数和相对磁导率, 并通过棱镜实验对材料的负折射特性进行了验证.实验表明, 该左手材料在6.86.9 GHz频段具有二维入射左手特性. 此种左手材料制作工艺相对简单, 为左手材料在微波器件领域的应用提供了一种较为实用的设计方案.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60871081, 61072136)和北京市自然科学基金(批准号: 4112039)资助的课题.
    [1]

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

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

    [3]

    Pendry J B, Holden A J, Robbins D J, Stewart W J 1998 J. Phys.: Condens. Matter 10 4785

    [4]

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

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

    [6]

    Brien S O, Pendry J B 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 6383

    [7]

    Hangfu J T, Ran L X, Chen H S, Zhang X M, Chen K S, Grzegorczyk T M, Kong J A 2004 Appl. Phys. Lett. 84 1537

    [8]

    Chen H S, Ran L X, Huangfu J T, Zhang X M, Chen K S 2004 Phys. Rev. E 70 057605

    [9]

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

    [10]

    Ziolkowski R W 2003 IEEE Trans. Ante. Prop. 51 1516

    [11]

    Meng F Y 2007 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Institute of Technology) (in Chinese) [孟繁义 2007 博士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

    [12]

    Wang H X, Lü Y H, Zhang H X, Wu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 034101 (in Chinese) [王海侠, 吕英华, 张洪欣, 吴艳玲 2011 物理学报 60 034101]

    [13]

    Cui W Z, Ma W, Qiu L D, Zhang H T 2008 Electromagnetic Metamaterials and its Applications (Beijing: National Defense Industry Press) (in Chinese) [崔万照, 马伟, 邱乐德, 张洪太 2008 电磁超介质及其应用 (北京:国防工业出版社)]

    [14]

    Zhang S, Ge D B, Zhang Y Q, Wei B 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 1370 (in Chinese) [张劭, 葛德斌, 张玉强, 魏兵 2009强激光与粒子束 21 1370]

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    Yang Y M, Qu S B, Wang J F, Zhao J B, Bai P, Li Z, Xia S, Xu Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 074201 (in Chinese) [杨一鸣, 屈绍波, 王甲富, 赵静波, 柏鹏, 李哲, 夏颂, 徐卓 2011 物理学报 60 074201]

    [17]

    Zhang S, Qu S B, Ma H, Xie F, Xu Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 3961 (in Chinese) [张松, 屈绍波, 马华, 谢峰, 徐卓 2009 物理学报 58 3961]

    [18]

    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]

  • [1]

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    Zhang S, Ge D B, Zhang Y Q, Wei B 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 1370 (in Chinese) [张劭, 葛德斌, 张玉强, 魏兵 2009强激光与粒子束 21 1370]

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  • [1] 郭云胜, 张雪峰. 一种结构简单的二维左手材料设计及仿真研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8584-8590. doi: 10.7498/aps.59.8584
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    [13] 袁志林, 张淳民, 孙明昭, 宋晓平. 基于三角谐振环的新型六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料性质研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1758-1764. doi: 10.7498/aps.58.1758
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    [18] 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
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    [20] 赵 晶, 郑 晴, 赵晓鹏, 李明明. 缺陷对左手材料负折射的调控行为. 物理学报, 2006, 55(12): 6441-6446. doi: 10.7498/aps.55.6441
  • 引用本文:
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-29
  • 修回日期:  2012-01-17
  • 刊出日期:  2012-08-05

十字环型左手材料单元结构设计与仿真

  • 1. 北京邮电大学电子工程学院, 安全生产智能监控北京市重点 实验室, 北京 100876
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60871081, 61072136)和北京市自然科学基金(批准号: 4112039)资助的课题.

摘要: 提出了一种新型十字环型左手材料结构单元.该结构只需在介质板单侧蚀刻, 即可在二维方向上产生等效负介电常数和等效负磁导率.通过理论分析, 提出场-路结合的等效源分析法以计算等效介电常数、磁导率, 并据此对十字环型结构单元的左手特性激发机理进行了论证. 后采用Nicolson-Ross-Weir 等效参数法提取了十字环型单元阵列的相对介电常数和相对磁导率, 并通过棱镜实验对材料的负折射特性进行了验证.实验表明, 该左手材料在6.86.9 GHz频段具有二维入射左手特性. 此种左手材料制作工艺相对简单, 为左手材料在微波器件领域的应用提供了一种较为实用的设计方案.

English Abstract

参考文献 (18)

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