摘 要:左手材料是同时得到负电容率和负磁导率的人工特异材料,它具有很多普通介质所没有的奇异特性和潜在的应用价值,是当前国际研究的热点课题之一。本论文设计了具有光学负折射特性的渔网结构的左手材料,这个结构的制作方法与纳米杆阵列结构相似,都是通过蒸发技术将需要的材料沉积在衬底上,而后再使用刻蚀技术刻出的。并且,要求电磁波是沿特定方向极化。通过对材料的一个单元的S参数计算,提取出材料的折射率、波阻抗、有效电容率和有效磁导率。另外,通过添加增益介质,研究这种情况下折射率、波阻抗、有效电容率和有效磁导率的变化情况。以及透射率的变化。论文的主要内容包括:
1、介绍左手材料的基本理论及其分类,解释负折射材料的奇异特性,阐述负折射材料的实现方法和应用。
2、介绍高频结构仿真软件HFSS如何进行数值模拟;设计了一种高频负折射材料——渔网结构的负折射率材料;利用origin 软件绘制材料的介电常数ε、波阻抗z、折射率n、磁导率μ和FOM 随频率变化的曲线图,并进行相应的分析。结果发现,频率为270THz 到340THz 之间的折射率均为负值,在330THz频率附近FOM=2.6,相应的Re(n)≈-0.8,这个FOM也是个较大的值。
3、添加增益之后材料的介电常数ε,阻抗z,折射率n,磁导率μ和FOM的变化情况,在333THz时,此处的FOM峰值为3.3,大于没有增益情况下的FOM,说明经过添加增益后,左手材料的损耗降低,材料的性能得到了改善。此外还研究透射率的相关变化情况。
关键词:左手材料;负折射;品质因数;增益