基于超表面材料的红外波振片及其特性研究(2)
一个方向是用超材料制作成实用的感应材料，包括感应式的线圈以及我们常见的天线。我们力图将超材料运用到最为合理，以至到我们能够得到一些特殊的性质，打破传统组件的限制，给超材料在各方面的运用提供了可能。超材料是一种思路，我们跟着思路去探索，如今超材料的制作是通过去改善印刷电路的。另一个方向是将微波段的新发现运用到到光波段，最后来达到应用的目的。跟微波段的相比较，在光波段中，制作超材料的起因是对纳米的突破，在如今的技术时，我们可以制作很多不同类型的纳米结构。而材料的很多特性比如成分、形状以及自身的密度都影响超材料的响应[3]。在我们去定义超材料的参数特性时，要让材料中夹层尺寸以及它的间隙保持电小尺寸。这样。超材料就和其它的材料有所不同，因为像介电常数、折射率等参数是不可以被定义的。1.2 超材料的原理我们从本质出发，依据麦克斯韦方程组，可以更好地认识超材料的原理。 DBJtD HtBE0(1-1) 代表自由电荷的密度；J代表传导电流的密度；而 tD则代表的是位移电流密度。在自由空间中，我们知道：0 , 0 , , 0 0 J H B E D (1-2)在静止不动的各向同性中，我们有：E J H B E D , , (1-3)我们把各向同性介质参数代入Maxwell 方程组得到：0 222 tEtEE (1-4) 0 222 tHtH H (1-5)对没有损耗的无源介质，解Maxwell 方程得到：HcE k (1-6)EcH k (1-7)2 2 k (1-8)由 和 参数的正负值，将材料分为四种，一是负介电常数材料，二是负磁导率材料，三是双正材料，四是双负材料。最让人关注的是双负材料。在 19世纪，Veselago 研究一种并不存在而是他通过假想的物质就是：同时有负介电常数以及负磁导率的材料。他研究发现这样的物质也是能够让电磁波传播的，而且E、H和k这三个矢量是可以构成左手定则的，所以k反平行于S的且相位的前端一致于能量传播方向，但和k的方向正好相反，如图 1.2[4]。所以，能量是通过平面波的形式传播，但相位和波前是向后退的，这样的结果从电动力学角度来看是独特的。事实认为，各向异性材料的相速度和坡印廷矢量是不能够平行的，两者之间有一定的角度。但是这个物质的波矢和坡印廷矢量两者是有个180 度的夹角，这是比较独特的，追根到底是该材料是各向同性的。Veselago 称之为左手材料，与之对应的是右手材料，它是普通的介质构成的。左手材料我们也称它为负折射率材料(NIM)。
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