一种新型负折射率微波媒质的设计与仿真模拟

提出了以外加磁场作用时磁导率为负的亚铁磁材料-YIG为基体, 在其中嵌入等效介电常数为负的金属导体线周期阵列结构构造出负折射率微波媒质的新方法. 设计了一种C/X波段负折射率微波媒质, 并利用基于三维时域有限积分法的电磁场仿真程序模拟了复合媒质的电磁特性. 仿真结果表明, 在导体线周期阵列结构的等效介电常数为负的7.02~9.80 GHz频带与基体YIG等效磁导率为负的5.22~8.14 GHz频带相重叠的7.51~8.13 GHz带宽内, 入射电磁波能通过复合媒质, 并在复合媒质与常规正折射率媒质的交界面处发生了负折射现象, 证实了复合媒质在该带宽内等效折射率为负, 验证了新型负折射率微波媒质设计方法的可行性.     

基于铁磁共振的超材料研究进展

以左手材料为代表的,具有超常介电常数和磁导率的介质材料(超材料)已经成为材料领域的研究热点.目前,大多数超常电磁介质都是基于复杂人工结构获得.随着超材料的发展,其面临着加工技术的挑战以及物理学、材料学等方面的困难.旋磁材料铁磁共振可实现本征负磁导率的现象为构造新型超材料提供了一个新方向.基于铁磁共振的超材料具有磁场可调、结构简单等特点,受到了越来越多的关注.本文对铁磁共振原理进行了简单概述,就结构复合情况对基于铁磁共振的超常介质材料进行了归类划分,并结合周济课题组的研究工作,对几类主要的旋磁材料基超材料中负磁导率和负介电常数的产生机理与实验成果进行了总结,以期为超材料的研究提供新的思路.     

基于BST-MgO介质Mie谐振的各向同性负磁导率复合材料

由Mie谐振原理和有效媒质理论出发, 设计并制备了一种具有各向同性负磁导率的介电复合材料. 该介电复合材料由高介电常数的BST-MgO铁电陶瓷立方块颗粒均匀分散在低介电常数的聚四氟乙烯介质中而形成. 微波测量和理论计算表明, 该复合材料在第1级Mie谐振附近表现出强的磁谐振, 并且具有负的磁导率. 该磁谐振起源于电磁波在介电颗粒内诱导产生的环形位移电流, 使得该介电颗粒等效于一个磁偶极子, 并且其谐振频率可由颗粒的大小和介电常数调节. 基于Mie谐振的介电复合材料为红外和可见光频段各向同性左手材料和隐身斗篷的实现提供了一种简单易行的方法.     

各向异性材料中的负折射行为

负折射是一种奇异的电磁学现象,近年来受到国内外研究者的广泛关注.除基于介电常数和磁导率同时为负值的左手材料实现的负折射行为外,材料的各向异性电磁性质为负折射的实现提供了新的途径.结合本课题组的研究工作,本文就各向异性材料中负折射产生的机理及其相关理论和实验研究的进展、热点进行了综述,重点讨论了倏逝波在强各向异性材料中传播的机制以及基于此原理的超透镜的研究进展与应用前景.在归纳目前研究存在的不足的基础上,论文最后对各向异性材料负折射研究的发展进行了展望.     

左旋材料的非同寻常的折射

左旋材料是指材料的介电常数ε与磁导率μ均小于零而折射率为负值的新型材料.近年来备受研究者的关注.左旋材料有许多令人惊奇的特性,其中一个重要的方面是它的折射规律非同寻常,并由此预示了可能的全新应用前景.本文主要分析左旋材料的折射特性,并简要介绍左旋材料近年来的研究动态及发展前景.     

钛酸锶钡基介质材料微波特性及频率选择特性设计

选用传统的固相烧结法合成Ba_xSr_(1-x)TiO_3陶瓷,其中x为0.2,0.3,0.4,0.45,分别记为BST20*,BST30*,BST40*,BST45*,对上述不同组分的Ba_xSr_(1-x)TiO_3陶瓷进行介电性能的测试分析,最终选择了烧结温度为1420℃且具有高介电常数低损耗Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷作为后续的研究对象.为解决纯BST陶瓷的介电常数和介电损耗偏高导致的插损高、性能优化困难等问题,在BST40*的中掺杂钛酸镁(Mg_2TiO_4,MT)和镁钛酸镧(La(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3,LMT)改性,得出了掺杂不同组分的Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷在微波频段下具有介电常数可调(ε=48~108)的特性,同时介电损耗降至1×10~(-3)数量级.选取介电常数为ε=65.87高介低损陶瓷,仿真设计了一款在X波段具有三通带的频率选择表面结构.基于准静态条件下的等效媒质理论和介质谐振理论对等效参数提取结果进行了数值分析,对等效磁导率、等效介电常数和归一化阻抗的关系做了一定的说明,确定电磁谐振是产生通带的主要原因,并对动态场矢量分布情况进行了跟踪分析,进一步确定了谐振模式和通阻特性的形成机理.相关研究为制作高介低损的全介质频率选择表面提供了一种方法.     

单负材料光子晶体共振隧穿特性

利用传输矩阵方法研究了由负介电常数材料和负磁导率材料交替生长形成的一维光子晶体的共振隧穿特性. 结果表明: 这种结构的光子晶体具有2个共振隧穿模, 并且2个共振隧穿模间距能够通过改变2种单负材料厚度比和缺陷层厚度进行调节. 共振隧穿模场强随着两种单负材料的厚度比的增大而迅速增大, 而且2种单负材料的厚度比每增加0.4倍场强增大一个数量级, 场强的这种10的指数幂增加性质在非线性光学中可望得到广泛应用. 同时隧穿模场的局域性也随着两种单负材料的厚度比的增大变得更加强烈, 电场逐渐向与缺陷层两侧毗连的两个界面集中, 2个共振隧穿模的半高宽(FWHM)变窄. 此外, 这种可调的2个共振隧穿模几乎不随入射角和厚度涨落变化. 根据这些特性, 我们能够更加实际地利用单负材料制作可调的全向双通道高品质因数滤波器.     

二维准晶结构排列树枝状单元左手材料的电磁响应行为

提出了一种以二维准周期晶格分布树枝结构负磁导率材料模型, 研究了电磁波以不同角度入射于周期和准晶分布的树枝状结构负磁导率材料及其与金属丝阵列组合的左手材料的微波透射及反射行为. 结果表明, 以准晶分布的负磁导率材料以及左手材料的谐振峰随微波入射角度变化的影响较小, 并且准晶分布树枝单元间耦合模式的改变, 能增强或减弱整体的谐振特性, 为实现各向同性左手材料提供了新的途径.     

铁电-铁磁混合陶瓷的穆斯堡尔谱学研究

铁电体具有很高的介电常数ε,铁磁体具有很高的磁导率μ,两者还各具有许多铁电性或铁磁性效应而提供了丰富的技术应用。若能研制成功铁电-铁磁性晶体,则可提供同时具有高ε和高μ的材料,并且有可能出现新的铁电-铁磁耦合效应。目前,虽然同时具有铁电性和铁磁性的单晶体研制尚未取得实质性成功,但研制高ε和高μ混合陶瓷的可能性的确存在;这     

格子Boltzmann方法在电流体动力学中的应用: 均匀电场中液滴的变形和失稳

均匀静电场中液滴变形问题是电流体动力学的重要基础内容, 用格子Boltzmann方法研究此问题是一个崭新的领域. 基于Peng等人提出的可以得到高液气密度比和低液相压缩性的单组分两相格子Boltzmann模型, 采用本文提出的液相和气相统一的介电常数与密度的关系式, 对均匀静电场中二维绝缘液滴在绝缘媒质中的变形问题进行了数值模拟. 结果表明, 本研究采用的方法可以很好地模拟出液滴形态变化及其规律, 特别是液滴的失稳射流现象, 并得到电场中绝缘液滴变形问题的重要特征参数——临界介电常数比和临界电场强度. 这些结果与相关的理论和实验符合较好, 表明格子Boltzmann方法在研究存在多相的电流体动力学问题上具有独特优势和很大潜力.     

非负矩阵分解及其在模式识别中的应用

矩阵分解是实现大规模数据处理与分析的一种有效工具. 非负矩阵分解(non-negative matrix factori-zation, NMF)算法是在矩阵中所有元素均为非负的条件下对其实现的非负分解, 这为矩阵分解提供了一种新的思路. 非负矩阵分解方法在智能信息处理和模式识别研究领域具有十分重要的应用意义. 本文介绍非负矩阵分解的基本思想和一些最新的研究成果, 结合研究工作讨论在概率模型的框架下实现非负矩阵分解的目标函数和相应的算法, 以及非负矩阵分解与知觉过程信息处理的关系, 针对模式识别的实际问题给出具体的非负矩阵分解的应用实例, 并提出非负矩阵分解及其应用中有待进一步研究的新问题.     

GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As短周期超晶格中负微分电导效应的观察

1970年,Esaki和Lsu提出了半导体超晶格的概念,旨在获得一个全新物理范畴的电子性质.由于超晶格中电子态之间的耦合,导致微带形成,载流子在这些微带中的输运将展现出新的物理现象,例如,Esaki和Lsu所预言的负微分电导效应.然而,后来在超晶格中载流子纵向输运实验上所观察到的低温条件下的负微分电导效应是由于高场畴或者级连共振隧穿引起的.最近,Sibille等人在GaAs/AlAs短周期超晶格中在室温条件下观察到Esaki-Lsu所预言的负微分电导效应.在本文中,我们给出了GaAs/Al_0.3Ga_0.7As短周期超晶格在300K和77K温度下的微带输运实验结果,两个温度下的实验数据均表现出清楚的负微分电导效应,而且77K温度下的微带电导明显地大于300K下的微带电导,这与理论的预言是相符的.     

动态扫描在NR-PC 平板透镜目标探测成像中的应用

用时域有限差分法(FDTD)研究了基于等效负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的动态扫描系统在目标探测成像中的应用. 通过对负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的仿真和研究得到: 由于微禁带和共振激发效应, 在共振频率0.3068(a/λ)处出现很强的光波透射峰, 从点源发出的光波在经由NR-PC 平板透镜聚焦于目标后, 在该处将会产生极强的后向散射波, 使得后向散射波的再聚焦横向扫描分辨率和图像分辨率有了极大的提高. 另外, 通过将非动态扫描方案与动态扫描方案进行对比, 可以发现动态扫描方案能够获得较好的再聚焦分辨率,具有一定的优越性. 为将理想化的LHM 平板透镜探测成像系统转化为可实现的NR-PC 平板透镜系统提供了重要依据, 从而对优化探测成像系统的性能、实现小目标的探测及成像具有十分重要的意义.     

数字加和任务时的脑内负激活研究

近年来, 负激活逐渐成为脑功能成像研究中的热点, 但数字加工中负激活现象尚未见报道. 本研究运用功能磁共振成像技术研究了15名健康被试在数字加和判别实验中的全脑负激活现象. 结果显示, 后扣带回及临近的楔前叶区域、前扣带回和前额叶区域都出现了负激活, 特别是两侧脑岛也出现了显著负激活. 结合这些区域所参与的相关认知功能, 探讨了它们对于维持静息状态下人脑认知活动所起的重要作用, 并发现脑岛参与了静息状态下从外界获取声音信息的活动.     

桥梁预应力后张法负弯矩施工注意的问题及效益分析

文章论述了预应力负弯矩桥梁施工时应注意的几个关键问题,同时对它的经济效益进行了分析.     

负激励制度设计必须考虑的因素

在现代企业中,企业的激励政策是直接影响企业总体经营管理水平和经营效益的因素之一,制定合理有效而又切实可行的激励方案显得尤为重要.正激励与负激励作为激励的两种不同类型,正激勋起正强化的作用,是对行为的肯定;负激励起负强化的作用,是对行为的否定.在制定企业负激励制度中,必须考虑企业文化氛围、员工素质等业务和管理因素,以发挥负激励的效能,实现企业目标.     

片状羰基铁/石蜡复合材料的高频磁性

以球形羰基铁粉为原料, 在不同转速下球磨, 比较了不同球磨速度下样品的形貌和静态磁性. 将球磨后片状样品以50%体积浓度与石蜡均匀混合制备复合材料, 利用同轴线法在0.1~18 GHz频率范围内研究其复数磁导率随频率的变化. 球磨后片状样品的低频磁导率实部值较未球磨样品明显增大, 共振频率向高频方向移动, 在1.5~16 GHz频率范围内磁导率虚部值增大. 将复合材料在磁场内旋转取向, 可以近一步提高样品的复数磁导率, 其磁导率实部值在0.1 GHz时为12.1, 在2 GHz时为11.1, 磁导率虚部最大值为6.2. 可见, 片状羰基铁粉复合材料是一种好的高频软磁材料.     

负折射率薄膜热辐射的TM偏振特性研究

利用传输矩阵方法及基尔霍夫定律推导了TM偏振波的偏振特性计算公式. 在研究TM波特性的同时, 评估了体系参数对薄膜辐射方向性及相干性的影响, 以及倏逝波对TM偏振波偏振特性的影响. 结果表明负折射率薄膜的热辐射特性是由两个作用共同影响所产生的结果, 一个作用是薄膜结构对电磁波的干涉效应, 另一个作用是负折射率材料对倏逝波的放大导致的光子隧道效应. 通过调整薄膜结构的体系参数, 可以对其热辐射的方向特征和光谱特征进行相应的调制.     

基于极性晶格振动的本征型超常电磁介质

具有反常电磁参数的新型介质材料由于其新颖的物理性质和广阔的应用前景引起了 越来越多的关注, 其使用频率范围也逐渐由微波段向可见光频段发展. 目前, 典型的超常介 质材料主要由人工设计的金属周期结构来实现, 但是到红外以上的光频段, 这类人工结构面 临着加工技术、物理学和材料学极限等方面制约. 因此, 摆脱人工结构而探索材料本征特性 与电磁波的相互作用行为, 寻找来自材料本身的超常电磁特性, 将成为高频超常电磁介质和 器件的重要发展方向之一. 在红外波段本征超常电磁介质的研究方面, 利用极性晶格振动和 电磁波相互作用机制实现超常介电常数是一个新的研究方向. 本文较详细地介绍了该机制 原理及其在实现超常电磁介质方面的应用和取得的主要研究成果.     

干扰项注意水平对选择性注意抑制过程的影响

使用负启动范式考察在选择性注意的抑制过程中干扰信息获得的注意水平对抑制强度的影响. 在基于客体的负启动任务和重复启动任务中, 通过操纵目标项与干扰项之间的空间重叠或分离来改变目标项与干扰项获得的注意资源, 进而考察干扰项注意水平的变化所引起的负启动效应的相应变化. 实验结果发现, 与空间分离条件相比, 在部分重叠条件下产生了更大的负启动效应, 说明增加对干扰项的注意水平, 会使其受到的抑制作用相应地增强, 这是由于注意水平的提高使得干扰项的早期激活强度增大, 从而引起了更强的抑制反馈. 这一结果与Houghton和Tipper的抑制模型是一致的. 研究中还发现, 正启动效应也随着对目标项注意水平的提高而显著增大, 进一步证明了本研究操纵注意水平的方法的有效性.