一、负折射现象的研究进展（论文文献综述）
朱璇笛,袁健华[1]（2021）在《二维光子晶体负折射率的数值分析》文中研究说明为了研究光子晶体负折射率所在的频率范围,基于有限元算法分析数值来求解二维光子晶体的带隙结构,这一过程涉及如何设计数学和物理模型,设计有限元算法的求解方程,对数值结果进行物理分析。首先使用有限元算法将布里渊区域内所有相关频率上波矢空间中的点都计算出来以绘制等频率面,然后绘制不同空气孔半径下的等频率面,最后在等频率面的结构上找到群速度为负的方向就能得到负折射率所在的频率区间。同时,比较不同空气孔半径对光子晶体负折射所在频率区间的影响,可为光子晶体器件的制备提供支撑。
代小琴[2]（2020）在《新型三维左手材料的设计与应用研究》文中研究说明左手材料是一种人工合成的电磁材料,具有一些不同于自然界中媒质材料的电磁特性,在医学、通信和军事等领域都有着广泛的应用。本论文在左手材料的电磁特性与结构设计的原理基础上设计了三种新型左手材料结构,并对其在磁共振领域的应用进行了仿真研究。首先,在分析和总结左手材料具有的基本理论与电磁特性的基础上设计了一种二维左手材料结构,并对其进行了电磁计算与分析;其次,在二维左手材料的基础上设计了一种新型多开口环状三维左手材料结构,对该结构进行了电磁计算分析,探究其电磁特性;最后,设计了一种金属-介质模型的三维左手材料结构,并将该结构应用在7T磁共振成像中,分析了左手材料对射频场和能量沉积的影响。第一,从理论上分析了左手材料符合的电磁规律,概述了左手材料的电磁特性;设计了一种二维左手材料结构,利用软件HFSS15.0对其进行电磁分析,计算S参数,反演法提取其等效电磁参数,验证了该结构满足左手特性。第二,设计了一种在200MHz～369.7MHz谐振频段内实现左手特性的多开口环状的三维左手材料结构。通过品质因数的计算,证明该三维左手材料结构为低损耗结构;讨论了结构尺寸参数的变化对S参数与等效电磁参数的影响。第三,设计了一种金属-介质模型的三维左手材料结构,对该结构进行电磁计算与分析,并验证了其满足左手材料的电磁特性。最后,将该三维左手材料结构用于7T人脑磁共振成像中,仿真分析了该左手材料结构对射频B1场的均匀性以及能量沉积值的影响。
刘冰意[3]（2020）在《声学/光学梯度超构表面的负反射和负折射特性研究》文中研究说明超构表面是由亚波长几何尺寸人造结构组成的超薄功能器件,通过利用单层或少层人造结构的共振响应来对散射场进行操控,进而在亚波长传播距离上实现对入射波波前形貌以及传播方向的灵活控制。由于波前形貌整形和波束传输控制的本质都是对波前相位分布进行操控,故衡量超构表面组成单元性能的一个重要指标是可以实现散射场相位0°到360°的连续调制。梯度超构表面通过周期排列具有0°到360°范围内线性离散相移的结构单元,可以在散射界面处形成表面相位梯度并实现对入射平面波的高效率定向偏转。有别于基于经典折反射定律的波束传播控制,梯度超构表面提供了一种新的波束偏转方案。该方案工作原理简单,设计灵活且有效缩小器件体积。本论文将以声学和光学梯度超构表面为研究对象,深入探讨入射波与人造结构之间的相互作用机制,系统研究梯度超构表面的散射特性和波束偏折规律,为其在波束传播控制方面的应用提供参考。首先,研究反射式声学梯度超构表面在不同入射角度平面声波照射下的声场散射特性。基于梳状声学结构,设计表面相位梯度大小等于一个工作波数的反射式梯度超构表面,理论研究不同入射角度平面声波照射时的声场反射规律,并观察声学全角度负反射现象。设计并制备基于空间折叠声学结构的反射式梯度超构表面,对声学全角度负反射现象进行实验验证。利用具有深亚波长几何尺寸的“L”型亥姆霍兹腔,理论研究具有任意表面相位梯度大小的反射式声学梯度超构表面的反射特性,提出高阶布拉格散射修正的广义反射定律和“向上跳”规则。随后,研究透射式声学梯度超构表面在不同入射角度平面声波照射下的声场散射特性。采用迷宫型声学结构,设计并制备表面相位梯度大小等于一个工作波数的透射式声学梯度超构表面,理论研究并实验验证声学全角度负折射现象。采用耦合模式理论解析研究透射式声学梯度超构表面的散射特性,探究表面束缚波和高阶布拉格散射对全角度负折射的贡献,并通过含时有限元计算观察表面束缚模式向负折射转换的动态过程。研究双层梯度超构表面的可调非对称声波传输现象,通过选取合适的层间间距将临界角外入射平面声波所产生的负折射完全转变为负反射,即实现非对称声波传输。为验证声学梯度超构表面中全角度负反射现象的普适性,研究光波段梯度超构表面的全角度负反射现象。摒弃传统超构表面设计采用离散结构单元的设计思路,利用连续型梯度超构表面实现可见光波段的全角度负反射及带宽达300 nm的宽带负反射。连续型纳米天线具有简单的梯形结构,其组成材料可以选为金属或电介质,并通过优化少数几何参数实现对入射光场的完美负反射。利用金属-氧化铝-氧化锡铟-金属构型的超薄纳米天线,通过施加门电压改变氧化锡铟复折射率的方式来调节纳米天线的共振响应,并实现反射场相位和振幅的动态调制。基于该结构,设计1比特编码的可调超构表面并实现光通讯波段可切换镜面反射-负反射功能。将光波段梯度超构表面的波束偏转控制由线性光学推广到非线性光学,研究全电介质梯度超构表面中三次谐波信号的反常折射。解析推导硅纳米结构当中三次谐波产生及其在旋转操作下非线性电极化强度的表达形式,得到偏振相关非线性几何相位,并揭示电介质纳米结构内部总基频场波耦合过程对非线性几何相位的核心贡献。理论研究具有不同旋转对称性的硅纳米鳍所产生的三倍频光学信号所携带的非线性几何相位,设计并制备基于上述纳米结构的梯度超构表面,对基于非线性几何相位调制的三次谐波反常折射进行理论和实验验证。
季文杰[4]（2020）在《基于金属波导实现各向异性波导超材料》文中认为电磁超材料由于其对电磁波卓越的调控能力受到研究人员们的广泛关注,人们通过各种各样的方法实现了不同功能的超材料。近年来,由金属波导构成的新型波导超材料逐渐成为研究的热点。研究人员通过金属平板波导（或金属矩形波导）在TEm模式下的结构色散,仅需在波导内填充介电常数为正的电介质即可实现具有负介电常数的有效介质,从而在金属波导内实现了等效的表面等离极化激元、等离子隐身等有趣的应用。然而,之前研究的金属波导超材料通常都是各向同性的,利用金属波导来实现各向异性的波导超材料（例如双曲型波导超材料、各向异性零折射率波导超材料）还没有得到深入的研究。本论文将对基于金属波导实现双曲型超材料和各向异性零折射率超材料以及零折射率超材料在完美吸收领域的应用展开讨论。具体内容如下:一、基于金属波导的结构色散实现双曲型波导超材料双曲型超材料因其色散关系呈现出双曲函数的形式而得名,其在电磁波操控领域有着重要的应用。我们利用金属平板波导在TEm模式下的结构色散,并在波导内部周期性交替填充两种不同的电介质A和B,并辅以细金属线连接上下金属板,从而可以将整个波导系统等效成二维各向异性的有效介质,进而实现双曲型波导超材料。我们通过模拟验证了波导超材料晶胞的等频率曲线为双曲函数的形式以及双曲型超材料的两个典型现象——负折射和锥形辐射现象。此外,我们还通过微波实验验证了负折射现象进一步证明了我们设计的可行性。二、基于金属波导的结构色散实现各向异性零折射率波导超材料我们首先在金属平板波导（或金属矩形波导）内周期性交替填充两种不同的电介质A和B,并辅以细金属线连接上下金属板,利用金属平板波导（或金属矩形波导）在TEm模式下的结构色散,我们可以在邻近较高的截止频率范围内将整个波导系统等效成二维各向异性零折射率有效介质。我们研究了波导超材料晶胞的等频率曲线,在截止频率附近,其色散关系曲线呈现出很扁的椭圆函数和双曲函数的形式,这两种形式均为各向异性零折射率超材料的典型色散关系。我们还通过模拟研究了高指向性辐射现象进一步验证我们设计的可行性,并且利用此种构造方法在金属矩形波导内实现了透射近乎完美的弯折波导以及电磁波能量在亚波长尺度下的聚焦。三、基于介电常数近零介质的光子掺杂理论实现相干完美吸收我们通过两束或多束电磁波之间的相互作用使得对电磁波能量的吸收率达到100%,从而实现相干完美吸收。光子掺杂理论指出,在介电常数近零介质内掺杂电介质杂质后,整体可以等效成一个均匀有效介质。我们通过理论分析发现掺杂特定的无损耗电介质可将有效相对磁导率调控为近零,再通过特定的有损耗电介质将有效相对磁导率进一步调控为纯虚数,继而实现相干完美吸收。我们还研究了利用此种方法实现完美吸收的可调性,例如可以通过多个不同入射通道或者掺杂多个不同电介质杂质同样都能够实现相干完美吸收。因此,我们提出了一种独特有效的方法实现对电磁波能量的完美吸收。
蓝君[5]（2020）在《PT对称超构材料的声传播特性研究》文中指出在过去的20年中,声学超构材料逐渐开始兴起和发展。在很多技术领域,声学超构材料的研究已经引起了广泛的研究兴趣并引入了这一新概念。声学超构材料是一类人工结构组成的复合材料,通过精心地设计微结构单元,可以产生超出自然材料的固有属性,比如负质量密度、负弹性模量、零折射率等。目前超构材料的研究不仅仅局限于对单负/双负声学参数的研究,而且还与其他声学相关的研究领域相结合,产生了许多新颖的声学现象。例如,对声学器件的微型化需求促进了超构表面这一领域的发展。通过结合变换声学理论可以实现声隐身的奇特功能。近几年,宇称时间对称性与超构材料/超构表面的结合将研究者的目光从实数声学参数平面拓展到整个复数声学参数平面,为声波调控提供了新的自由度。上述的几类研究都是在声超构材料基础上实现并得以拓展。本文基于声学超构材料奇特的声学特性,将其与其他的声学领域,如声学超构表面、声学漏波天线以及宇称时间对称性声学相结合,对声波在其中的传播特性进行深入的研究,主要分为以下几个部分:第一章为绪论,回顾了与本文相关的声学超构材料、声学超构表面以及宇称时间对称性超构材料方面的研究背景以及最新进展。第二章基于薄板谐振腔的声学超构表面实现了对透射波前的调控。设计的超构表面由8组基于薄板谐振腔结构的基本单元组成。每组基本单元由四个串联薄板谐振腔和相邻单元之间形成的直管构成。通过改变矩形直管的宽度可以实现0到2?全相位范围内调控透射声波的相位并保持极高的透射率。基于广义Snell定律,由8组基本单元构建的透射型超构表面分别实现了异常声折射、基于平面聚焦的声隐身、自弯曲声束以及声负折射。第三章基于梯度振幅漏波天线实现了对声辐射质量的改善。构造了一种梯度振幅声学漏波天线,利用漏波天线向外辐射不同振幅的声波的方法来改善天线向外辐射声波的指向性性能。在保证主瓣尖锐的同时有效抑制旁瓣,且辐射波束具有频率扫描的特性。随着入射声波频率的增加,漏波天线向外辐射声波的角度从负辐射区域向正辐射区域扫描。第四章基于宇称时间对称系统实现了声学逻辑门和小信号放大器功能。采用周期性分布泄漏结构的波导型超构材料实现了无源宇称时间对称势的调控。通过精巧地设计无源超构材料中的无损和损耗区域,在相干完美吸收-激发点处达到高效率的相干控制,从而使得材料在吸收和发射状态之间具有较大的对比度。利用这一特性实现声学逻辑门和小信号放大器的功能。针对宇称时间对称系统中反射声波的不对称性,提出通过三个无源宇称时间对称超构材料的组合构建了一种T字型结构,在理论和实验上实现了非对称声传输的功能。第五章基于宇称时间对称系统实现了声负折射现象。利用具有损耗和增益特性的超构表面分别构造了损耗补偿的单向和双向负折射系统。利用对称性自发破缺点处的单向特性实现损耗补偿的单向负折射现象。利用宇称时间对称破缺相内的相干完美吸收-激发点处同时存在放大和相干完美吸声状态的特性实现损耗补偿的双向负折射现象。我们的研究为单向/双向声负折射的实现提供了一种新的物理机制。第六章为总结与展望,对全文进行了总结并对后续的工作进行了展望。总之,随着科学技术的不断发展和进步,将促进声学超构材料与声学相关的众多学科相互交叉,这将会激发出更多有趣的研究应用和新理念。
郑培霞[6]（2019）在《基于双曲超表面调控太赫兹表面波传播方向的研究》文中进行了进一步梳理在两种具有相反介电常数或磁导率的物质交界面处存在沿表面传播的特殊电磁波模式,即电表面波或磁表面波。由于其准二维特性以及局域场增强特性,在传感、通信以及集成光器件等领域具有广泛的应用前景。如何灵活有效地调控表面波的传播特性,尤其是在太赫兹这一特殊频段,长期以来是表面波相关研究中的一个重要难题。近些年来,随着亚波长光学以及微纳加工技术的发展,二维形式的人工电磁材料即超表面（metasurfaces）逐渐成为调控表面波的理想工具。本论文基于双曲超表面开展了如下太赫兹表面波调控方面的研究:1)通过合理设计H形狭缝谐振器的几何参数,可以自由调节其所支持的电表面波的色散,包括各向同性、各向异性、以及双曲色散等;进一步研究了表面波通过不同色散超表面界面处时的异常传播情况,通过合理设计以实现任意定向的表面波传播。2)除了常见的电表面波,本论文利用双开口环磁谐振器阵列构建负磁导率,使其与空气界面处可以存在并支持磁表面波的传播;同样地,通过设计双开口环谐振器的几何参数调节其所支持的磁表面波的色散,研究了不同色散超表面界面处的异常传播特性。3)基于超表面设计原理的普适性,本论文在微波频段利用印刷电路板技术加工样品,并利用基于矢量网络分析仪搭建的二维近场扫描系统对表面波的传播特性进行表征测量,验证了本论文提出的设计方案。本论文所提出的具有拓扑变换的电双曲超表面和磁双曲超表面为异常波的传播和引导开辟了新的途径,对于光子器件的集成和发展具有很高的参考价值。
周致远[7]（2019）在《多层微纳结构的超常光学特性研究》文中认为表面电磁波是一种在不同材料分界面附近传输的特殊电磁模式。不同种类的材料组合可以支持不同类型表面电磁波的传输,其中表面等离极化激元、Dyakonov表面波与Tamm表面波是三种常见的表面电磁波类型。利用厚度在纳米至微米量级的多层微纳结构可以对表面波耦合模进行调制,使超材料具有诸如负折射率、双曲色散关系等多种传统材料所不具备的超常光学特性,这些光学特性在亚波长成像、超透镜、光学隐身技术、光谱技术、光探测、光子集成回路等多个领域均有着重要应用价值。本文探讨了三层对称微纳结构下Dyakonov耦合模的调制,并基于传输矩阵法,对因表面等离激元耦合模而导致的光学非定域性条件下多层金属-电介质超材料的等频面类型、折射现象以及后向Tamm表面波的激发进行了探究,具体研究内容如下:三层微纳结构Dyakonov耦合模的调控研究。推导了光轴任意方向条件下单轴各向异性介质中电磁场的特征矢,给出了单轴各向异性-各向同性-单轴各向异性对称三层微纳结构引导的Dyakonov耦合模特征矩阵和色散方程。通过计算Dyakonov耦合模的色散关系和在各层倏逝波的衰减系数,给出了Dyakonov耦合模的截止条件,探讨了中间层厚度对Dyakonov耦合模传输常数、偏振态以及传输方向范围的调制。研究了不同传输方向Dyakonov耦合模的场分布。基于棱镜耦合结构,分析了Dyakonov耦合模的激发所导致的偏振转换现象。光学非定域条件下多层金属-电介质超材料等频面的调控研究。基于传输矩阵法和周期性边界条件,对多层微纳结构中传输的横磁偏振Bloch波色散方程进行推导。计算不同频率与结构参数条件下多层金属-电介质超材料在波矢空间所产生的类椭圆、I型和II型类双曲等频面。探究通过调整周期微元厚度实现有效介质理论预测之外的等频面类型,对各个类型等频面对应的微元厚度区间以及临界微元厚度的确立条件进行分析。此外还研究了不同金属损耗条件下等频面相对于无损情况出现的局部形变现象。计算了相应的场分布,并与有效介质理论得到的结果进行了对比,以阐明表面等离激元耦合模的激发与多层金属-电介质超材料光学非定域性之间的联系。横磁偏振光在多层金属-电介质超材料中的折射现象的研究。通过等频面,确定多层金属-电介质超材料中横磁偏振模的群速度方向。进而对横磁偏振光从均匀各向同性介质入射多层金属-电介质超材料所产生的正单折射、负单折射和双负折射现象进行研究。通过有限元法,对这些折射现象进行了数值模拟。另外从金属和电介质薄层中的能流密度分布出发,分别剖析了类双曲和类椭圆等频面导致的负折射现象的物理机制。基于多层金属-电介质超材料的后向Tamm表面波的研究。通过传输矩阵方法,本文推导了由多层金属-电介质超材料和均匀各向同性材料分界面引导的横磁偏振Tamm表面波色散方程。讨论了光学非定域性条件下微元厚度与金属/电介质薄层排列次序对表面波色散关系产生的影响,给出反常色散关系出现的条件。通过计算场分布和能流密度分布,探究了前/后向Tamm表面波与金属-电介质多层超材料中的表面等离激元耦合模之间的联系。最后,基于有限元法验证了Otto-Kretchmann结构下前向与后向Tamm表面波的激发。
高晓霞[8]（2019）在《复式晶格声子晶体的异常传播特性研究》文中指出声子晶体是一种新型人工复合材料,能够灵活调控声波、弹性波和表面波的传播,在声屏障、声波导和声透镜等声学器件方面有重要的应用价值。近年来,利用声子晶体的通带性质调控声波的传输,可以产生异常的波动现象,如高分辨率成像、隐身及非对称传输等。因此,本文针对复式晶格声子晶体通带中的声波传播行为,展开数值计算与仿真模拟研究,探索其新颖的波动性质与现象,主要研究工作如下:1.基于有限元方法,数值计算复式晶格声子晶体的能带结构与等频率曲线,进一步模拟声波在晶体中的传播行为,分析波动蕴含的物理机理。2.根据复式晶格声子晶体的能带结构与等频率曲线,分析声波实现负折射的条件,构造声子晶体平板透镜,探索其点源成像性质。研究结果表明:在相同的归一化半径下,（44）晶格、（4.82）晶格、（32.4.3.4）晶格和（33.42）晶格声子晶体均存在负折射现象;在平板透镜的点源成像中,（44）晶格和（32.4.3.4）晶格能够获得较高声压幅值的成像,（4.82）晶格和（33.42）晶格可以实现亚波长成像,且成像分辨率突破衍射极限,显示出这两种复式晶格声透镜在工程领域的应用前景。3.提出一种声波对称传输的梯度声子晶体,其梯度折射率为双曲正割函数。通过合理设计折射率的分布及结构组成,可以灵活调控声波的传输,并实现自聚焦、隐身与调节波束宽度等效应。4.提出一种复式梯度声子晶体,其打破结构的空间反演对称性,可以实现声波的非对称传输。通过设计单胞中两个散射体的偏转角和旋转梯度,实现声波从不同方向入射时的波束分离与聚焦现象,达到非对称传输效果。5.针对复式梯度声子晶体,研究了结构偏转角、旋转梯度角和层数对声波非对称传输的影响,分析了波束分离和聚焦的一般规律,为设计非对称传输的声学器件提供理论依据。
刘莺[9]（2018）在《Fibonacci序列一维光子晶体负折射行为的研究》文中进行了进一步梳理光子晶体是一种以光子为信息载体的新型人造材料,它是由不同折射率介质在空间有序排列构成的周期性结构。自从光子晶体出现以来,人们对它所拥有的各种光学特性,尤其是负折射行为产生了浓烈的研究兴趣。经过近40年的研究,光子晶体已被广泛地应用到了通信、隐身、光学器件等各个领域,极大地丰富了人类的生活。但是,在光子晶体中由于存在着光子带隙,使得光波在其中传播时所表现出的负折射现象也变得相对比较复杂,不仅能够出现完全符合左手行为的负折射现象,而且在某些特定条件下还有可能出现并不符合左手行为的负折射现象。如何对光子晶体中的完全遵循右手行为的折射现象和完全遵循左手行为的负折射现象加以辨别和区分显得尤为重要。因此,本文将从理论解析的视角,通过利用波矢量与群速度、能流密度之间的矢量关系,对Fibonacci序列一维光子晶体中的负折射现象进行探究,试图给出可以有效判断光子晶体中发生符合左手行为和右手行为的折射现象的理论标准。具体研究内容如下:一、对左手材料及其负折射现象的历史、光学特性、应用范围和研究进展进行简要介绍,从而引出对光子晶体的概念、分类标准、光学特性尤其是对负折射现象的研究、发展历程以及应用前景的系统阐述。二、针对光子晶体中的负折射现象进行深入的理论探究。在详细解释了与光子晶体理论研究相关的晶格、原胞和倒格子,布里渊区,布洛赫定理以及等频率面等基本概念之后,又对光子晶体的能带理论和当前常被学术界使用的几种等频率面的数值分析方法进行了介绍和对比,尤其重点研究了平面波展开法和时域有限差分法的具体应用和分析过程;然后,阐述了在传统的研究方法中,借助于光子晶体能带结构图对光子晶体中负折射现象的具体分析过程和研究结果,并从光波在光子晶体中传播时的波矢量与群速度、能流密度之间的矢量关系着手,以解析的方法推导出了光子晶体中发生完全符合左手行为和右手行为的折射现象的判别标准。并在此基础上,利用传输矩阵法推导出了光在光子晶体中的色散关系和群速度表达式,对Fibonacci序列一维光子晶体的负折射现象进行了解析法研究。三、在对Fibonacci序列一维光子晶体中负折射现象进行解析法研究的基础上,本文对分别对0级和1级Fibonacci序列一维光子晶体的负折射现象进行了详细地解析计算,并将理论计算结果与数值计算结果进行对比验证和分析。由此得出结论:当电磁波在光子晶体中传播并发生折射时,如果满足单位群速度与单位波矢的点积等于+1,则会表现出各向同性的右手行为的折射现象;而如果满足单位群速度与单位波矢的点积等于-1,那么就会表现出各向同性的符合左手行为的负折射现象。本文对Fibonacci序列一维光子晶体中的负折射行为的解析法研究,不但可以克服目前对光子晶体负折射现象的数值计算方法存在的误差大的缺点,而且尤其是对具有微小折射率的一维光子晶体负折射行为的研究有着格外重要的意义;此外,本论文采用的Fibonacci序列一维光子晶体结构模型既能够满足从周期过渡到准周期,具有覆盖面大的特点,而且通过对光子晶体所表现出的负折射特性的频带特点及其影响因素的深入分析,有望于对一维甚至二维和三维光子晶体器件的设计和理论研究提供参考。
李梦雪[10]（2018）在《二维三角晶格层层结构光子晶体负折射现象的研究》文中进行了进一步梳理利用光子晶体的负折射效应能使发生负折射现象的电磁波频段从微波段扩展到光波段,这将对光存储、超大规模集成电路中的光刻技术等微加工技术产生深远的影响。本文采用二维三角晶格层层结构与密堆积结构的周期性排列,对其构建的二维光子晶体介质平板的负折射现象与特性进行了研究。本文的主要研究内容及其结论如下:（1）主要介绍了光子晶体的概念、光子晶体的两个重要性质——光子禁带和光子局域、详细介绍了光子晶体两个常用的计算方法——平面波展开法和有限时域差分法。主要介绍了光子晶体负折射的发展历程,以及光子晶体能够实现负折射现象的两种基本途径——负折射率介质以及通过对材料折射率的空间周期性的调制,改变其色散关系,最后详细介绍了光子晶体负折射的各种实际应用。（2）设计了一种二维三角晶格层层结构的光子晶体。通过平面波展开法（PWE）对其能带与第一布里渊区的等频图进行分析,解释该光子晶体能够观察到负折射现象的原因。通过时域有限差分法（FDTD）,数值模拟了点光源在光子晶体平板透镜的负折射成像特性。得到结论,在入射光的频率为ω=0.3605（2πc/a）时,二维三角晶格层层结构的光子晶体平板透镜实现了“完美成像”。同样地分析方法,对不同的排列方式及不同的晶格类型进行了模拟分析,在其相对应频率的点光源入射下,都能够观察到负折射现象,但是在像平面都无法实现完美的点源成点像。（3）设计了一种二维三角晶格密堆积结构光子晶体。通过平面波展开法,对设置了不同折射率的大小散射圆柱进行能带及第一布里渊区等频图的模拟,找到理论上能产生完美成像的折射率;然后用有限时域差分法进行负折射现象的观察与分析。
二、负折射现象的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、负折射现象的研究进展（论文提纲范文）
（1）二维光子晶体负折射率的数值分析（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 二维光子带隙结构的计算模型 |
| 3 基于有限元分析的带隙数值模拟方法 |
| 4 数值模拟和负折射率范围的研究 |
| 5 结论 |
（2）新型三维左手材料的设计与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 左手材料的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外的研究现状 |
| 1.2.2 国内的研究现状 |
| 1.3 本论文的内容安排 |
| 第二章 左手材料的理论与性质 |
| 2.1 左手材料的基本原理 |
| 2.2 左手材料的性质 |
| 2.2.1 负折射现象 |
| 2.2.2 完美透镜效应 |
| 2.2.3 逆Doppler效应 |
| 2.2.4 逆Cherenkov效应 |
| 2.2.5 逆Goos-Hanchen效应 |
| 2.3 左手材料的构造基础 |
| 2.3.1 负介电常数的实现 |
| 2.3.2 负磁导率的实现 |
| 2.4 S参数反演法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 二维左手材料的设计与研究 |
| 3.1 二维左手材料结构模型 |
| 3.2 二维左手材料的电磁仿真 |
| 3.2.1 电磁仿真步骤 |
| 3.2.2 二维左手材料的电磁环境设置 |
| 3.3 二维左手材料电磁计算结果 |
| 3.3.1 S参数幅度值曲线 |
| 3.3.2 等效电磁参数提取 |
| 3.4 二维左手材料的电磁响应 |
| 3.4.1 二维左手材料的电场幅度值分布 |
| 3.4.2 二维左手材料的磁场幅度值分布 |
| 3.4.3 二维左手材料的电流矢量分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多开口环状三维左手材料的设计与研究 |
| 4.1 多开口环状三维左手材料结构模型 |
| 4.2 三维左手材料电磁计算分析 |
| 4.2.1 S参数幅度值曲线 |
| 4.2.2 等效电磁参数提取 |
| 4.2.3 品质因数 |
| 4.3 三维左手材料的电磁响应 |
| 4.3.1 三维左手材料的电场幅度值分布 |
| 4.3.2 三维左手材料的磁场幅度值分布 |
| 4.3.3 三维左手材料的电流矢量分布 |
| 4.4 三维左手材料尺寸变化对参数的影响 |
| 4.4.1 三维左手材料尺寸变化对S参数的影响 |
| 4.4.2 三维左手材料尺寸变化对电磁参数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 金属-介质模型三维左手材料的设计及在7TMRI中的应用 |
| 5.1 金属-介质模型三维左手材料的设计 |
| 5.1.1 单元结构尺寸介绍 |
| 5.1.2 S参数幅度值曲线 |
| 5.1.3 等效电磁参数提取 |
| 5.2 左手材料在7TMRI中的应用 |
| 5.2.1 MRI的理论 |
| 5.2.2 7 TMRI模型 |
| 5.2.3 B_1场和SAR值计算分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）声学/光学梯度超构表面的负反射和负折射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声学超构表面研究进展 |
| 1.3 电磁超构表面研究进展 |
| 1.3.1 线性电磁超构表面 |
| 1.3.2 非线性电磁超构表面 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 反射式声学梯度超构表面的负反射 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于反射式声学梯度超构表面的全角度负反射 |
| 2.2.1 声学全角度负反射仿真验证 |
| 2.2.2 声学全角度负反射实验验证 |
| 2.3 梯度超构表面反常反射的模式展开理论 |
| 2.4 高阶布拉格散射修正的广义反射定律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 透射式声学梯度超构表面的负折射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于透射式声学梯度超构表面的全角度负折射 |
| 3.3 梯度超构表面全角度负折射的耦合模式理论 |
| 3.4 基于双层透射式声学梯度超构表面的可调非对称声波传输 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 可见光波段梯度超构表面的负反射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 连续型梯度超构表面的可见光波段全角度负反射 |
| 4.2.1 可见光波段全角度负反射 |
| 4.2.2 可见光波段宽带负反射 |
| 4.3 光通讯波段1比特编码可调超构表面的可切换负反射 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全电介质梯度超构表面中三次谐波信号的反常折射 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 硅纳米结构中非线性几何相位产生的物理机制 |
| 5.3 基于C2旋转对称硅纳米鳍的梯度超构表面 |
| 5.3.1 三次谐波信号反常折射的理论研究 |
| 5.3.2 三次谐波信号反常折射的实验研究 |
| 5.3.3 单元之间耦合效应对三次谐波产生的影响 |
| 5.4 基于C1和C4旋转对称性硅纳米鳍的梯度超构表面 |
| 5.5 基于不同旋转对称性硅纳米鳍的非线性超构表面全息 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）基于金属波导实现各向异性波导超材料（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 序言 |
| 1.1 电磁超材料简介 |
| 1.2 电磁波导超材料简介 |
| 1.3 光学相干完美吸收 |
| 1.4 本论文的主要内容、目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 双曲型波导超材料 |
| 2.1 双曲型超材料简介 |
| 2.2 金属平板波导模式分析 |
| 2.3 双曲型波导超材料的设计与验证 |
| 2.3.1 结构设计与分析 |
| 2.3.2 负折射和锥形辐射现象 |
| 2.3.3 负折射现象的微波实验验证 |
| 2.3.4 不同情况下金属线的效果 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 各向异性零折射率波导超材料 |
| 3.1 零折射率超材料简介 |
| 3.2 各向异性零折射率波导超材料的设计与验证 |
| 3.2.1 能带分析 |
| 3.2.2 等频率曲线图和指向性辐射现象 |
| 3.2.3 高透射弯波导 |
| 3.2.4 电磁能量聚焦 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于光子掺杂实现相干完美吸收 |
| 4.1 光子掺杂理论 |
| 4.2 光学相干完美吸收体 |
| 4.3 横磁波下基于光子掺杂理论的相干完美吸收 |
| 4.3.1 理论推导与分析 |
| 4.3.2 相干完美吸收的模拟验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结和展望 |
| 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（5）PT对称超构材料的声传播特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 声学超构材料的研究概括 |
| 1.2 声学超构表面的研究概括 |
| 1.3 宇称时间对称性型超构材料的研究概括 |
| 1.3.1 宇称时间对称性光学 |
| 1.3.2 宇称时间对称性声学 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于薄板谐振腔的超构表面对声波的调控 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 结构设计与机理分析 |
| 2.2.1 薄板谐振腔单元结构设计 |
| 2.2.2 薄板谐振腔单元结构机理分析 |
| 2.3 声波调控 |
| 2.3.1 异常声折射 |
| 2.3.2 基于平面聚焦的声隐身 |
| 2.3.3 自弯曲声束 |
| 2.3.4 声负折射 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于梯度振幅漏波天线的声定向辐射质量改善 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 梯度振幅漏波天线单元结构设计 |
| 3.3 复合左右手传输线 |
| 3.4 梯度振幅分布的辐射模式 |
| 3.5 梯度振幅声学漏波天线的实现 |
| 3.6 数值计算与讨论 |
| 3.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于宇称时间对称系统实现的声学逻辑门和小信号放大器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型和理论计算方法 |
| 4.3 声学逻辑门和小信号放大器 |
| 4.4 非对称声传输 |
| 4.5 PT对称超构材料的几何参数和个数对散射特性的影响 |
| 4.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于宇称时间对称系统的声负折射 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于特殊点的损耗补偿的单向负折射 |
| 5.2.1 理论模型与计算方法 |
| 5.2.2 数值计算与讨论 |
| 5.2.3 小结 |
| 5.3 基于相干完美吸收激发点的损耗补偿的双向负折射 |
| 5.3.1 理论模型与计算方法 |
| 5.3.2 数值计算与讨论 |
| 5.3.3 双向负折射系统的稳定性分析 |
| 5.3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 研究生期间发表的成果 |
（6）基于双曲超表面调控太赫兹表面波传播方向的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 电磁超材料 |
| 1.2 表面等离子激元 |
| 1.2.1 表面等离子激元的分类 |
| 1.2.2 表面波的发展 |
| 1.3 双曲超材料 |
| 1.3.1 电双曲超材料的发展 |
| 1.3.2 电双曲超表面的典型应用 |
| 1.3.3 磁双曲超表面的发展 |
| 1.4 论文概述 |
| 第2章 双曲超材料调控表面波的相关理论 |
| 2.1 表面波的色散特性 |
| 2.2 等效介质理论 |
| 2.3 电双曲超表面调控表面波的色散 |
| 2.4 磁双曲超表面的等效电路和等效磁导率 |
| 2.5 本章总结 |
| 第3章 基于拓扑变换双曲超表面的表面波调控 |
| 3.1 工作原理 |
| 3.2 拓扑变化双曲超表面的仿真效果 |
| 3.3 磁双曲超表面 |
| 3.4 本章总结 |
| 第4章 基于拓扑变换超表面表面波调控的实验验证 |
| 4.1 微波近场分布扫描自动化控制系统简介 |
| 4.2 实验效果 |
| 4.3 本章总结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文与参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）多层微纳结构的超常光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 表面电磁波 |
| 1.1.1 表面等离极化激元 |
| 1.1.2 Dyakonov表面波 |
| 1.1.3 Tamm表面波 |
| 1.1.4 复合类型表面波 |
| 1.2 多层微纳结构超材料 |
| 1.2.1 多层微纳结构超材料的类型 |
| 1.2.2 多层微纳结构超材料支持的表面电磁波 |
| 1.3 多层微纳结构的电磁理论 |
| 1.3.1 有效介质理论 |
| 1.3.2 传输矩阵法 |
| 1.4 研究的目的和意义 |
| 1.5 研究内容 |
| 第2章 三层微纳结构中Dyakonov耦合模的调控 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单轴各向异性三层微纳结构引导的表面电磁波理论 |
| 2.2.1 单轴各向异性介质的电磁场特征矢 |
| 2.2.2 单轴各向异性三层微纳结构的特征矩阵及色散方程 |
| 2.3 各向异性-各向同性-各向异性对称结构Dyakonov耦合模 |
| 2.3.1 Dyakonov耦合模传播常数和传输方向范围的调控 |
| 2.3.2 Dyakonov耦合模场分布及偏振态的调控 |
| 2.3.3 棱镜耦合结构下Dyakonov耦合模的激发及其反射谱 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光学非定域条件下多层金属-电介质超材料等频面的调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁波在多层微纳结构中的传播理论 |
| 3.2.1 多层微纳结构的传输矩阵 |
| 3.2.2 周期性多层微纳结构中Bloch波的色散方程 |
| 3.3 光学非定域条件下不同拓扑结构类型等频面的实现 |
| 3.3.1 无损耗条件下多层金属-电介质超材料的等频面 |
| 3.3.2 金属损耗条件下多层金属-电介质超材料的等频面 |
| 3.3.3 电磁场分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 横磁偏振光在多层金属-电介质超材料中的折射现象研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多层金属-电介质超材料中不同类型等频面的折射现象 |
| 4.2.1 类椭圆等频面的单正折射现象 |
| 4.2.2 Ⅱ型类双曲等频面的单负折射现象 |
| 4.2.3 类椭圆和Ⅱ型类双曲等频面同时存在的双折射现象 |
| 4.3 能流密度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于多层金属-电介质超材料的后向Tamm表面波研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MMDM引导的横磁偏振Tamm表面波的色散方程 |
| 5.2.1 基于传输矩阵法推导色散方程 |
| 5.2.2 有效介质理论与奇点频率 |
| 5.3 反常色散关系与场分布 |
| 5.4 MMDM引导的后向Tamm表面波的激发 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）复式晶格声子晶体的异常传播特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声子晶体的基本概念 |
| 1.3 声子晶体的研究现状 |
| 1.3.1 复式晶格声子晶体 |
| 1.3.2 梯度声子晶体 |
| 1.4 本文的研究目的与内容 |
| 1.4.1 本文的研究目的 |
| 1.4.2 本文的研究内容 |
| 2 基于有限元方法的声子晶体的数值计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声子晶体的基本理论 |
| 2.3 声子晶体的计算方法 |
| 2.4 声子晶体的数值计算 |
| 2.4.1 能带结构的计算 |
| 2.4.2 等频率曲线的计算 |
| 2.4.3 声场频域的计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 复式晶格声子晶体的负折射与聚焦现象 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复式晶格声子晶体的能带结构 |
| 3.3 复式晶格声子晶体的高斯波束模拟 |
| 3.4 复式晶格声子晶体的点源模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 复式梯度声子晶体的非对称传输 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 梯度声子晶体的对称传输 |
| 4.3 复式梯度声子晶体的设计方案 |
| 4.4 复式梯度声子晶体的非对称传输 |
| 4.4.1 偏转角对非对称传输的影响 |
| 4.4.2 层数对非对称传输的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）Fibonacci序列一维光子晶体负折射行为的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 左手材料及其研究进展 |
| 1.1.1 左手材料 |
| 1.1.2 左手材料中的负折射行为及其应用 |
| 1.2 光子晶体及其研究现状 |
| 1.2.1 光子晶体 |
| 1.2.2 光子晶体中负折射现象的研究进展 |
| 1.3 论文的主要研究工作及意义 |
| 第二章 光子晶体中负折射现象的理论研究 |
| 2.1 基本概念 |
| 2.1.1 晶格、原胞和倒格子 |
| 2.1.2 布里渊区 |
| 2.1.3 布洛赫定理 |
| 2.1.4 等频率面(曲线) |
| 2.2 光子晶体能带与EFS的数值研究方法 |
| 2.2.1 平面波展开法 |
| 2.2.2 传输矩阵法 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.2.4 散射矩阵法 |
| 2.3 左、右手行为折射现象的理论判别 |
| 2.3.1 负折射现象的数值法分析 |
| 2.3.2 左、右手行为折射现象判别标准的理论推导 |
| 2.4 Fibonacci序列一维光子晶体中负折射现象的解析法研究 |
| 2.4.1 Fibonacci序列一维光子晶体中的传输特性 |
| 2.4.2 Fibonacci序列一维光子晶体中的群速度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光子晶体负折射现象的解析法分析 |
| 3.1 0级Fibonacci序列一维光子晶体 |
| 3.1.1 右手行为折射现象的判定 |
| 3.1.2 左手行为负折射现象的判定 |
| 3.2 1级Fibonacci序列一维光子晶体 |
| 3.2.1 右手行为折射现象的判定 |
| 3.2.2 左手行为负折射现象的判定 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（10）二维三角晶格层层结构光子晶体负折射现象的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子晶体概念 |
| 1.2 光子晶体分析方法 |
| 1.2.1 平面波展开法 |
| 1.2.2 时域有限差分法 |
| 1.3 光子晶体的应用 |
| 1.4 仿真工具Rsoft简介 |
| 1.5 本文的结构框架 |
| 第二章 光子晶体负折射 |
| 2.1 光子晶体负折射的发展 |
| 2.2 光子晶体实现负折射的基本途径 |
| 2.3 二维负折射光子晶体的应用 |
| 2.3.1 光开关 |
| 2.3.2 NR-PC平板透镜 |
| 2.3.3 低通滤波器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 二维三角晶格层层结构光子晶体的负折射现象 |
| 3.1 层层结构光子晶体的负折射现象的理论分析 |
| 3.2 层层堆积光子晶体的设计 |
| 3.3 模拟结果与说明 |
| 3.3.1 光子晶体的分析 |
| 3.3.2 二维三角晶格层层结构光子晶体中的负折射现象 |
| 3.3.3 光子晶体实现超透镜 |
| 3.4 不同参量改变时层层堆积结构的光子晶体负折射现象 |
| 3.4.1 不同排列方式下层层堆积结构的光子晶体负折射现象 |
| 3.4.2 正方晶格层层堆积结构的光子晶体负折射现象 |
| 3.4.3 介质圆柱半径及折射率对出现负折射现象归一化频率范围的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 二维三角晶格密堆积结构的光子晶体负折射现象 |
| 4.1 二维三角晶格密堆积结构的光子晶体的结构与能带图 |
| 4.2 二维三角晶格密堆积结构的光子晶体中的负折射现象 |
| 4.3 二维三角晶格密堆积结构渐变折射率光子晶体中的负折射现象 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、负折射现象的研究进展（论文参考文献）
- [1]二维光子晶体负折射率的数值分析[J]. 朱璇笛,袁健华. 激光与光电子学进展, 2021(21)
- [2]新型三维左手材料的设计与应用研究[D]. 代小琴. 青岛大学, 2020(01)
- [3]声学/光学梯度超构表面的负反射和负折射特性研究[D]. 刘冰意. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]基于金属波导实现各向异性波导超材料[D]. 季文杰. 苏州大学, 2020(02)
- [5]PT对称超构材料的声传播特性研究[D]. 蓝君. 南京大学, 2020
- [6]基于双曲超表面调控太赫兹表面波传播方向的研究[D]. 郑培霞. 天津大学, 2019(01)
- [7]多层微纳结构的超常光学特性研究[D]. 周致远. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]复式晶格声子晶体的异常传播特性研究[D]. 高晓霞. 北京交通大学, 2019(01)
- [9]Fibonacci序列一维光子晶体负折射行为的研究[D]. 刘莺. 西安石油大学, 2018(09)
- [10]二维三角晶格层层结构光子晶体负折射现象的研究[D]. 李梦雪. 青岛大学, 2018(12)