环偶极子调控电磁能量机理研究

摘要

环偶极子是一种普遍存在于原子核,DNA以及一些铁电材料中的偶极子。与电偶极子和磁偶极子不同,虽然环偶极子也是一种基本的电磁响应,但是环偶极子的构成要远比电偶极子以及磁偶极子复杂。然而,由于环偶极子的电磁响应比较微弱,通常被电偶极子或磁偶极子所掩盖,因此在很长的一段时间都被人们所忽视。并且,虽然在核物理和粒子物理学中的宇称不守恒都能证明环偶极子的存在,但是长久以来都没有人能够直接证明环偶极子的存在。
　　直到最近几年,超介质材料得到了蓬勃的发展,为我们解决问题提供了一种全新的方法。超介质材料可以实现以前我们所不能够得到的电磁响应,使得对于环偶极子的研究仿真不在是遥不可及的事情。
　　本文在前人的基础上,通过一定的分析总结,提出了一种新型的超介质材料结构来对环偶极子进行模拟仿真。讨论了几种基本情况下的环偶极矩表达式,并通过超介质材料与电磁波耦合时产生的电流来分析远区散射场中环偶极子的表达式。为了对环偶极子如何进行电磁能量调控进行分析,本文就所提出的基本环偶极子结构进行了仿真。通过仿真,我们发现所提出的结构有两个谐振频点13.692GHz以及16.184GHz。通过进一步的对表面电流进行分析,我们可以确定在16.184GHz处,环偶极矩占主导地位,电偶极矩、磁偶极矩以及多偶极矩都得到很好的抑制,达到了凸显环偶极矩的目的。
　　同时,当我们使用圆极化波入射时,会有一定的极化扭转效应,并且本文所提出的环偶极子单元结构具有双面性以及十分奇特的手性。为了进一步的了解环偶极子结构的工作原理,同时也为了方便人们日后对环偶极子进行研究,本文接下来进行了对环偶极子超介质结构各个参数的仿真,分别研究不同的参数对于环偶极子超介质材料的电磁特性的影响。
　　接下来,本文本着将环偶极子超介质材料应用于极化扭转器方面的考虑,我们提出了改进的环偶极子结构,进一步提高了环偶极子的极化扭转效率。通过仿真,我们看到可以将极化扭转效率提高到90％。同时,本文发现所提出的改进的环偶极子结构具有4面性。
　　最后,本文对所提出的改进的环偶极子结构进行了实物加工,并进行了测试,得到了良好的测试结果。

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目录

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要研究问题及结构

第2章 环偶极子的基本原理

2.1 一些基本情况下的环偶极子理论

2.2 环偶极子单元结构

2.3 环偶极子的旋光性及圆二色性

2.4 本章小结

第3章 环偶极子的电磁响应

3.1 环偶极子的仿真

3.2 对环偶极子谐振频率处的分析

3.3 不同参数对环偶极子电磁响应的影响

3.4 本章小结

第4章 改进结构的环偶极子超介质材料的电磁特性

4.1 改进结构的环偶极子单元结构

4.2 环偶极子的四面性

4.3 实物测试及结果

结论

参考文献

声明

致谢