《新型幻覺光學器件的機理分析和實驗驗證》是依託東南大學，由蔣衛祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型幻覺光學器件的機理分析和實驗驗證
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔣衛祥
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
幻覺光學器件，作為人工電磁材料的一個典型套用，正成為該領域的一個研究熱點。所謂幻覺光學器件，是指能夠讓一個目標看上去和另外一個目標幾乎一致的器件或裝置，這種器件的研究具有重大的科學意義和廣泛的軍事套用價值。本項目對新型幻覺光學器件展開系統研究，包括器件設計、器件工作原理分析和實驗研究。在器件設計上，我們將採用保角變換來設計新型寬頻虛擬位移器件和新型寬頻虛擬一變多器件，使得其本構參數所有分量均大於1，從而可以用人工電磁材料實現，而且可以在很寬的頻帶上工作；在器件工作原理分析上，我們將採用本徵函式展開法對虛擬縮小器件、金屬目標變介質目標虛擬器件進行理論分析，揭示其物理本質，從而使幻覺光學器件的理論研究達到一個新的高度；在實驗研究上，我們將設計新的人工電磁材料單元結構和搭建新的測試平台來加工、製作和測量虛擬縮小器件、三維寬頻虛擬位移器件、三維寬頻一變多虛擬器件，為幻覺光學器件的實用化奠定基礎。
結題摘要
新型人工電磁媒質在近十年得到了快速發展，特別是變換光學的出現，使得人們可以根據器件的功能快速設計出材料參數並藉助於人工電磁媒質來實現。幻覺光學器件，作為變換光學器件的一類，有著獨特的套用前景。幻覺光學器件能夠改變原先目標的散射特徵，使之與其他偽目標的散射特性相似甚至完全一致，因此在軍事目標的偽裝方面有套用價值。本項目對新型幻覺光學器件的設計、工作原理分析和實驗測試展開研究，取得了重要進展：（1）運用本徵模展開法，我們對虛擬放縮器件、環形聚焦透鏡進行了理論分析，給出了這兩種幻覺光學器件的場分析的解析解，從理論的角度對其功能進行了證明。（2）設計、加工、並測試了一個複雜幻覺光學器件：虛擬一變多器件，它能夠將原先目標隱形並產生多個偽目標的雷達幻象，測試結果與仿真結果吻合良好。（3）設計了一個各向同性的放大透鏡，從而可以用在較寬頻帶工作的人工電磁媒質來實現，我們首先在二維進行了加工和測試，驗證了其對目標進行放大的功能；然後，我們更進一步，加工、製作了三維寬頻放大透鏡，除了能夠將目標信息進行放大並傳播到遠場外，還能夠將外部輻射的電磁波進行引導並聚焦到中間；另外一個套用，還能夠用來增強電小尺寸天線的定向性和增益。（4）設計了一個環形聚焦透鏡，它能夠將遠處的信息引導並繞過中間的障礙物，使之聚焦到障礙物後面的接收器上；反之，它能夠將障礙物後面目標的信息進行放大並傳播到遠處。（5）我們在靜電場也對幻覺器件進行了充分的研究，對電流集中器、單層隱身衣、局部隱身衣進行了加工和測試，運用電阻網路來模擬各向異性直流人工媒質，實驗結果與數值結果完全一致。（6）我們提出並設計了一種光調控的直流變換器件，可以通過遠處光的強弱對直流變換器件功能進行調節，為可調節的幻覺器件提供了一條新的思路。（7）我們也對表面波幻覺器件進行了研究，表面波作為一種特殊形式的電磁波，在電磁器件設計中起著重要的作用，因此表面的調控也有著重要的套用前景，我們運用變換光學原理設計了表面波器件。受本項目資助，共發表期刊學術論文36篇，培養碩士研究生5人，培養優秀青年教師1人，受資助參加國際學術會議4人次，邀請國外知名學者講學2人次。在項目執行期間，我們對變換光學器件，特別是幻覺光學器件的工作原理、設計方法、單元結構、實驗測試進行了探索和研究，提出了幾種複雜幻覺器件，給出了具體的實現方案，豐富了人工電磁媒質的潛在套用研究。
