铁磁线阵的负折射频率区域

从理论上研究了外磁场中的二维正方格子铁磁线阵（FWL）模型的负折射性质,计算中选用的铁磁材料分别为铁（Fe）,钴（Co）,镍（Ni）和钆（Gd）.计算了这些FWL系统的几何参数对于其负折射频率范围的影响以及负折射率随着外磁场变化的规律.发现提高负介电常数频率比较容易实现,而提高负磁导率频率则比较困难.这是因为负磁导率频率主要受饱和磁化强度的限制.所以高饱和磁化强度是提高负折射频率的关键.     

铁磁共振下磁各向异性材料的负折射特性研究

利用Landau-Lifshitz-Gilbert模型理论计算了铁磁共振条件下天然材料锰钙钛矿薄膜的张量磁导率,发现铁磁共振能够获得负的磁导率,而锰钙钛矿材料特有的庞磁电阻效应可以得到负的介电常数,这使得负折射率成为可能.结合麦克斯韦方程组,分析了铁磁共振时材料的微波传播特性.研究结果表明,在外磁场下天然锰钙钛矿材料不仅可以获得负折射率,更重要的是负折射的工作频率受到了外磁场强弱的调制,材料具备了可调谐特性.     

负介电常数和负磁导率微波媒质的实验

介绍等效介电常数和等效磁导率同时为负数的金属结构的特征及实验研究. 实验研究结果表明, 具有周期性排列的金属条和金属谐振环结构的人造金属媒质, 在特定的微波频率范围内, 对于具有一定偏振方向的电磁波, 其等效介电常数和等效磁导率同时为负数.     

BST负折射特性实验验证

对钛酸锶钡BaxSr（1-x）TiO3（0〈x〈1）（BST）柱阵列异向介质棱镜的负折射进行了实验验证．实验结果表明,该BST柱构成的三维异向介质的负折射特性不依赖于柱体的排列周期,而是BST柱自身的谐振造成了电磁波在该棱镜中的负折射．BST柱排列周期仅对二次负折射的强度产生影响．例如：周期阵列的BST柱异向介质棱镜的斜边是阶梯状时,因具有光栅结构,使得在该斜边上发生的二次负折射被增强;随机阵列的BST棱镜的斜边不具有光栅结构,观察到的二次负折射就比较弱．采用等效介质理论的仿真结果与我们的实验结果符合较好．     

负折射系统中的光学补偿效应

利Pendry提出的坐标变换方法,研究了负折射材料构成的旋转椭球体、旋转抛物体和双球面系统中的光学补偿效应,发现系统的介电常数和磁导率为某一定值,该系统就具有相应的光学补偿效应,即从系统中某一点所发出的光线可传播至系统中另一点,该点的光场和光源完全一致．特别是双球面系统,其介电常数和磁导率可设计为一个标量,大大降低了技术上的难度,从而可能应用于某些实际光学系统．     

负折射物质特性的理论分析

从基本的电磁场理论出发,分析和解释负折射物质的电磁特性,以及负折射物质中的逆Cerenlov现象、逆Doppler现象、负折射率和完美透镜的工作原理,帮助人们更加清楚地认识负折射物质的本质特性,更好地开发和应用好负折射物质.     

新型人工电磁介质与负折射国际研讨会

新型人工电磁介质和负折射国际研讨会（International Workshop on Meta—materials and Negative Refraction）于2005年8月27-29日在浙江大学召开。会议共有120余名代表参加，包括来自美国、英国、瑞典、俄罗斯、芬兰、日本、新加波等国家以及中国香港和台湾地区的代表。研讨会共有特邀报告4个，专题讲座4个，专题报告26个，以及17个张贴报告。主要内容如下：     

环形四能级负折射率原子系统

提出一个闭合的四能级原子系统, 利用量子相干技术使介质具备左手材料特性(负折射率), 考虑旋转波近似以及在高密气体中的局域场效应, 利用密度矩阵方法进行理论计算, 数值模拟结果表明, 介质同时在两个可见光频率区域内实现了负折射率, 通过调节控制场强度可改变负折射率的频率范围.      

光子晶体负折射的计算机仿真研究

在计算机上采用MATLAB编程进行理想透镜和负折射三棱镜的光路仿真,分析光在光子晶体中的成像条件,重点计算一种典型的二维光子晶体:负折射三棱镜光子晶体的色散特性.结果发现,光子晶体负折射成像的条件是晶体两侧的折射率与晶体折射率必须绝对值相等,晶体的厚度必须大于光源到晶体的距离;光线在进入负折射率光子晶体三棱镜时,会存在一个最大偏向角,负折射三棱镜光子晶体可以通过调节光子晶体的结构参数来改变其色散特性.因此,在实际应用中可以利用光子晶体的色散特性,通过调节相关的结构参数来对分光仪和波分复用/解复用器等光学器件进行相关的性能优化.     

新型负折射材料的发展和应用

负折射现象是一种反常的折射现象,其与常规的折射现象存在很大的不同.随着实验条件的完善和各种技术的不断进步,越来越多的具有负折射现象的材料被发现了.本文在介绍负折射材料特性的基础上,着重介绍了几种新型的负折射材料及其应用,并作了展望.     

一个四能级相干驱动原子系统中的多透明窗

研究了在两个相干场驱动下呈现多透明窗特征的四能级原子系统. 该系统是N型四能级模型, 当只存在一个相干场时, 是典型的三能级V模型透明结构, 而在两个相干场的驱动下, 该系统呈现出两个透明窗口, 透明窗的位置、 宽度和吸收高度均可以通过调节驱动场的强度和失谐进行控制. 每个透明窗口在吸收最低时都伴随着高折射, 表明探测光的群速度在每个透明窗口都变慢了.     

负折射率研究中的若干理论问题

对负折射率研究的理论作了评述,5年前美国UCSD的实验已证明用左手化媒质(LHM)确实可造成负折射.给出了一些理论预期,如负的群折射、负能量等.考虑了两个要点,一是正相速与负群速同时出现的可能,二是负相速与负群速同时出现的可能.认为现在已有多个负群速实验结果这一情况表明,P.M.Valanju等在2002年5月发表的文章并不正确.实际上,在实验室中获取负群速并不困难.最后讨论了从测得的微波网络参数计算等效介电常数和等效导磁率的问题.     

左手材料和负折射

就上世纪60年代关于其理论预言开始,着重介绍了左手材料和负折射现象的基本原理及主要应用,并结合近几年的研究成果,指出在结构设计和理论完善等方面仍需进一步研究．     

二维椭圆形介质柱光子晶体的负折射成像特性

本文利用时域有限差分方法研究了由椭圆形介质柱组成的二维正方晶格光子晶体平板的负折射成像特性.研究表明对于光子晶体第二个能带中的特定频率区域,靠近晶体平板放置的点光源可以经过矩形光子晶体在另一侧形成一个高质量的实像,并且可以实现有效折射率为-1的负折射现象.     

含负折射率材料的一维光子晶体光学传输特性研究

采用光学传输矩阵方法,研究了由正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体中带有缺陷层时的光学传输特性.计算了含有普通电介质插层和有吸收的介质插层两种情况下的透射谱.结果表明,在正入射时,对于普通电介质插层,随插层厚度的增大,缺陷模的个数增多;对于有吸收特性的介质插层,随插层厚度的增大和吸收特性的增强,缺陷模式并没有出现,而是表现为对透射峰的明显增益.     

Left-handed metamaterial and its experimental verifications

The artificial metamaterial simultaneously possessing negative permittivity and permeability has many fantastic properties, and has attracted a lot of attention in the field of physics and electromagnetism. In this paper, we fabricated this kind metamaterial and performed refraction and beam shifting experiments using triangular-shaped and parallelogram-shaped sample respectively. The experimental results demonstrate that, the metamaterial we fabricated may have negative permittivity and permeability simultaneously in a specific small frequency band.     

从负折射超材料到光学隐身衣

1964年俄罗斯科学家V.Vesalago从Maxwell方程组出发断言具有负折射率的左手材料(LHM)可以存在,1996年和1999年J.Pendry提出了LHM的初始设计。2000年D.Smith制成首个LHM,它可把微波波束弯折到与常规的不同方向。近年来LHM吸引了人们的兴趣,它也称为超材料,但在自然界并不存在。它可变更电磁波传播,从而造成负折射甚至隐形。一个时期以来,在微波和光频进行的隐身斗篷实验是2D或3D的,它们与通常的隐形方法显著不同。LHM的其他应用如左手传输线、成像技术等。本文首先对负折射研究和隐身衣设计的历史和进展作回顾,进而讨论了这些领域中理论与实验工作的意义。可以看出负折射问题是非常复杂的。还讨论了负折射与负波速、负折射与负GH位移的关系。