超材料吸波体及左手材料的研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文日期：二。一五年四月十日北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

2、学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在』L年解密后适用本授权书。．／均非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：丛丝导师签名：趣灸导师签名：l逸墨殓日期：加fI·j·Z哆学位论文数据集中图分类号053学科分类号140论文编号1001020150916密级非保密学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名张敏学号2012200916获学位专业名称物理

3、学获学位专业代码0702课题来源学校级项目研究方向超材料论文题目超材料吸波体及左手材料的研究关键词超材料，吸波体，吸波性能，左手材料，负折射，零折射论文答辩日期2015年5月22日聿论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师侯志灵见习教授北京化工大学材料物理评阅人i曹茂盛教授北京理工大学材料物理评阅人2祁欣教授北京化工大学物理评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席祁欣教授北京化工大学物理答辩委员1陈信义教授清华大学物理答辩委员2曹茂盛教授北京理工大学材料物理答辩委员3王义全教授中央民族大学物理答辩委员4丁迎春教授北京化工大学物理

4、答辩委员5荆坚教授北京化工大学物理答辩委员6邵晓红教授北京化工大学物理论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。一二三四注摘要超材料吸波体及左手材料的研究超材料(metamaterial)是一种亚波长结构周期排列而成的人工材料，拥有常规材料不能实现的奇异电磁特性，在隐身斗篷、纳米光学成像、微型谐振器、定向发射天线、热辐射探测器、太阳能转换器、弯曲波导等领域具有极大的应用潜力。本文以发

5、展新型超材料为目标，系统研究了三角型吸波体、“丰"型零折射超材料、“回"型负折射超材料、双“E”型超材料、“中"型负折射超材料和铜钱型超材料等六种材料，计算了其等效电磁参数，分析了结构与电磁特性的依赖关系，揭示了这些超常电磁特性的微波响应机理。其中重点开展了三角型超材料吸波体和铜钱型超材料的电磁特性研究。对于三角型超材料吸波体：三角型MMA厚度为波长的1／8，远小于普通电损耗吸波介质厚度(k／4)，并且吸收性能得到了极大提高。吸收峰频率随介质厚度和金属厚度的减小而蓝移，与原胞问缝宽成线性关系，这种吸波性能对缝宽的线性依赖关系使得调控微波吸收频带更为简便。该吸波体

6、的损耗以介质损耗为主，欧姆损耗为辅，在热探测器、传感器、微波衰减器件上具有潜在的应用前景。铜钱型结构的超材料呈现出一个负折射带(品质因数为5．6)和两个零折射带(一个宽频带和一个低损耗频带)，在多频段、多功能、不同损耗微波器件应用中具有明显优势。我们深入探讨了铜钱环、金属线与共振T北京化工大学硕士学位论文频率的关系，建立了铜钱型超材料的电等离子体频率和磁等离子体频率模型，分析了铜钱型超材料负折射和零折射的产生机理，为新型超材料研究与发展提供了参考；基于零折射特性的研究结果，提出了实现零折射率的通用判据，即同时满足条件8≯’叶台’毫O和∥台k7么’，

7、折射超材料的设计提供了理论依据。此外，研究了零折射超材料在弯曲同轴波导、T形微带线、喇叭天线中的应用。关键词：超材料，吸波体，吸波性能，左手材料，负折射，零折射Ⅱ摘要MErrI舢ⅥATERIAI．ABSoRBERSANDLEFT-HANDEDMETAMATERIAI．SABSTRACTMetamaterials，periodicsub-wavelengthartificialmaterials，exhibitextraordinaryelectromagneticpropertiesnotavailableinconventionalmaterials，whic

8、hhavepotenti