《外場調控下的特異電磁材料的理論設計與特性研究》是依託浙江師範大學，由劉士陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：外場調控下的特異電磁材料的理論設計與特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉士陽
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
特異電磁材料（metamaterials）是採用亞波長微結構單元（製備材料通常為金屬）構造的人工合成材料，它能表現出自然界常規電磁介質所不具備的奇異光學性質。本項目擬採用磁性柱/球為基本的結構單元，設計可以通過外加磁場調控的新型特異電磁材料，具體的研究內容包括：（1）以多重散射理論KKR和等效介質理論相干勢近似CPA為基礎，發展一套適用於該體系的理論方法和相應的計算程式；（2）通過調整外加磁場、填充比、空間構型、以及構成材料設計具有單負、雙負（負折射）、以及折射率為零的特異電磁材料，並計算其等效電磁參量；（3）對體系所固有的磁表面電漿共振的性質和行為進行深入探討，並將其與金屬表面電漿共振進行比較；（4）探索該特異電磁材料用於製備超稜鏡、單向波導、以及完美吸收器等光學器件的可能性及外場對其的調控行為，利用雙負特性還可以探討基於變換光學的器件設計。
結題摘要
根據本項目所提出的研究課題，我們開展了一系列的研究，基本完成了項目中的各項內容，研究成果主要包括三個方面：(1) 基於鐵磁散射體為基本的共振單元來設計特異電磁介質，稱其為磁性特異電磁介質。由於該體系能夠破壞時間反演對稱性，我們在磁表面等離激元共振附近觀察到明顯的非對稱散射現象，以此為基礎我們還設計了可調控的、強抗干擾的單向電磁波導。在實驗上，我們也對各種電磁波性質進行了驗證。而且，針對於光束我們還觀察到非對稱反射，並利用強吸收鐵磁材料設計了單向完美吸收器，並對其物理背景給出了詳細的闡述。(2) 在本課題的研究中，我們還增加了本領域內最新的體系光學黑洞的探討，並給出嚴格的理論求解，對相關現象也給出了完美的解釋。而且，我們還提出了基於特異電磁介質的設計方案，採用該體系構建了全方向吸收器。(3) 基於介質散射體低吸收的特點，我們設計了可在光頻段工作的亞波長波導，通過激發散射體的共振，我們還利用散射體陣列實現了對光束反常控制。 本項目的研究成果為我們下一步更為深入研究特異電磁介質的電磁波性質奠定了堅實的理論基礎，而且，它對於微波集成光路的設計以及光頻段亞波長器件的設計具有重要的指導意義。
