《離散光學變換理論及其套用》是依託東南大學，由湯文軒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離散光學變換理論及其套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：湯文軒
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光學變換理論與人工電磁媒質的結合,孵化出一系列新概念器件和天線。然而由嚴格的光學變換理論推導出的材料參數往往相當複雜，離實際套用尚有很大差距。針對這一難點，申請人及項目組成員將採用對光學變換進行空間域離散、對離散空間進行分級處理的方案，建立多級離散光學變換理論，並輔以光線追蹤技術構造準正交離散格線，克服單級離散光學變換在工程套用中的局限性，建立起一套適用性強、可靠性高、變通性好的理論用於設計體積減小、外形靈活可控、頻段寬、效率高的新型器件和天線。該理論方法將被套用於設計一系列新型微波器件和天線，包括：表面平坦的雙反射面天線、厚度壓縮的尖劈吸波器和外形可控貝塞爾透鏡等。這些設計將採用非諧振式人工電磁媒質單元陣列來實現，並且在二維和三維的近、遠場實驗平台中對樣品進行實驗驗證。本項目為人工電磁媒質在微波器件和天線系統中的套用給出了理論基礎和實驗依據，具有較高科研價值。
結題摘要
新型人工電磁媒質是將特定幾何形狀的亞波長巨觀單元周期或非周期地排列所組成的人工媒質，可以通過設計巨觀單元來控制媒質的電磁特性。光學變換理論與人工電磁媒質的結合為人們控制電磁波傳播提供了獨特而有效的手段。但由於採用嚴格光學變換理論設計出的器件和天線往往具有複雜的材料參數，因此套用範圍非常受限。為了讓光學變換和新型人工電磁媒質的優勢真正落實在工程套用中，本項目採用對光學變換進行空間域離散、對離散空間進行分級處理的方案，針對“離散光學變換的理論及套用”這一問題進行了深入研究。經過三年的努力，項目組完成了預定的研究任務，並根據國內外發展動態拓展了研究範圍。主要研究內容和取得的成果包括： 1、建立了多級離散光學變換的理論。理論分析了通過過渡邊界進行鏈式保角變換的可靠性和準確性，解決了複雜變換空間邊界導致變換奇點的問題，實現了光學變換材料電磁參數的簡化。 2、提出了多種人工電磁媒質單元結構。開發了多種三維和二維的各向同性/各向異性單元結構，可套用於實現不同性能要求的設計。開發了多種可調控單元結構，可套用於實現性能可調和功能可重構的人工電磁媒質器件和天線。 3、套用多級離散光學變換理論設計實現了一系列人工電磁媒質功能器件和天線。包括壓縮厚度的尖劈吸波器、低剖面小型化吸波器、平坦表面的零階貝塞爾光束透鏡、低副瓣平板透鏡、壓縮雙反射面天線、壓控波束可調平板透鏡等等，具有體積小、成本低、性能良好等優點。 4、針對新型人工電磁媒質的特殊形式——微波段人工表面等離激元結構，研究了其色散特性和傳輸特性，提出了具有強束縛、低損耗、低互耦等優點的新型傳輸線。在此基礎上，設計了若干人工表面等離激元器件，為人工表面等離激元在電路和系統中的套用提供了技術儲備。 項目研究成果的理論適用性強、可靠性高、變通性好，可廣泛套用於設計寬頻段、高效率、可調控的新型器件和天線，具有較高的科學意義和良好的套用前景。
