非均匀缺陷环对微波左手材料的影响

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1、第:&卷第&期%$$:年&月物理学报OF>,:&，XF,&，VDNB>，%$$:#$$$?(%’$U%$$:U:（&$&）U#2$"?$2V;

2、金属铜六边形开口谐振环（)**+）与金属铜线的组合为结构单元，研究了三维左手材料中的缺陷效应,利用电路板刻蚀技术制备了左手材料样品，采用波导法测量了)**+构成的点缺陷和线缺陷对左手材料-波段（.—#%/01）微波透射行为的影响,实验结果表明，引入不同尺寸)**+构成的点缺陷，材料谐振峰强度下降，最多达234，相当于原来的#.526，谐振频率移动，通频带宽在2($—"%$701范围变化；引入不同尺寸)**+构成三种取向的线缺陷时，材料谐振峰强度下降，最多达##34，相当于原来的(&5#6，谐振频率红移、蓝移的

3、情况都存在，通频带宽在&%$—."$701范围变化，线缺陷效应明显大于点缺陷的情形,这是由于缺陷的存在破坏了材料的空间周期性，从而引起左手材料与电磁波作用行为的变化,关键词：左手材料，缺陷效应!"##：&%"$8，2#"$9，%:"$9热点,#5引言空间周期结构完整的光子晶体，由于介电常数的周期性变化而产生光子带隙结构，从而在宏观上自%$世纪’$年代，人工周期性材料的研究逐表现为某些频率的光不能通过晶体,当对光子晶体渐成为全世界关注的焦点，其中以光子晶体的研究进行掺杂即引入缺陷时，带隙中将生成缺陷模，使原最为

4、引人注目,人工周期结构研究的兴起使人们又本处于带隙中的某频率的光被允许存在，从而产生能重新去认识一种非同寻常的材料———左手材料［#(—#2］许多奇特的性质,光子晶体缺陷问题的研究（>=LM?EAH3=3@=MA@AM=NBA>+）,左手材料满足介电常数已日臻完善并成为光子晶体应用的基础,左手材料和磁导率同时为负值，其中传播的电磁波遵循“左手同样有能带结构，但与光子晶体不同，其能带是选择［#］定则”，这个概念最早由O=+=>APF提出,由于自然透过性的，电磁波除某频段外均不能通过,类比光界中并不存在这种性质特

5、异的材料，故在理论预言子晶体，左手材料缺陷效应的研究还未见报道,我提出近($年的时间内，左手材料的研究基本处于停们已经报道了-波段一维及二维负磁导率材料中［%，(］滞状态,#’’$年代后期，Q=H3NR等相继提出分别的缺陷效应，发现缺陷的引入可调节谐振峰的谐振实现负介电常数和负磁导率的周期排列金属线和开频率和谐振强度，从而调控负磁导率材料的微波响口谐振环（+D>BMNBHPN=+FHAMFN+，)**+）理论模型；%$$#［#"，#.］年)E=>SR等［&］在此基础上首次制备了微波段左手材应特性,本文试图研究

6、)**+构成缺陷引起的料,此后，文献［:—’］对金属线及)**+与电磁波的三维左手材料微波透射行为的变化,采用电路板刻相互作用行为进行了更为深入的研究，使人们对左蚀方法制备了六边形)**+与金属铜线组合为结构手材料的认识逐渐走向深入,近来，反常TFDD>=N效单元的三维左手材料，利用波导法系统地研究了应、平板透镜成像等左手材料相关效应的研究工)**+点缺陷和不同取向的线缺陷对样品微波透射［#$—#%］作陆续报道，左手材料领域已经成为新的研究行为的影响,!国家杰出青年科学基金（批准号：:$$%:%$"）、国家自

7、然科学基金（批准号：:$%"%$:&）和国家重点基础研究发展规划（批准号：%$$&;4"#’.$:）资助的课题,!通讯联系人,<=>：$%’?..&’:’:$，9?@AB>：CD1EAFGHIDJ,=3J,KH+6()物理学报2?卷缺陷：第一种，将中间列中心结构单元的&个##$%!"样品制备及实验移去或替换为不同尺寸的#$$%组形成线缺陷!；第二种，将中间列中心及其相邻结构单元中部的实验采用电路板刻蚀技术，在电路板材料某一#$$%移去或替换为不同尺寸的#$$%组形成线缺陷表面制备六边形#$$%阵列，在另一表面

8、沿谐振环"；第三种，将每列中心结构单元中部的#$$%移去内外环开口连线方向制备金属铜线形成阵列；内外或替换为不同尺寸的#$$%组形成线缺陷#’环开口连线方向的&个开口谐振环构成谐振环组，使用45&6+)矢量网络分析仪，采用矩形波导与另一表面对应的金属铜线组成结构单元，将结构法测量带有缺陷的左手材料样品的7波段（)—+!单元以一定周期排列成有序结构，制得基底三维左89:）透射行为，矩形波导的横截面尺寸