电磁波在正、负折射率媒质形成的菲波那契准晶中的传输特性

论文摘要

由于负折射率媒质的特殊性质,负折射率媒质最近成为许多科学家研究的主题。Fibonacci准晶不仅结构独特,而且还具有奇特的物理性质。本文运用转移矩阵方法,理论推导了由正、负折射率媒质构成的Fibonacci准晶的传播矩阵以及透射系数特点。并通过数值模拟,仔细研究了当改变媒质的折射率、光的入射角、光的偏振情形下的透射系数。分别讨论了在不同层数引入缺陷情形下的透射系数的变化,进一步还研究了当改变缺陷的光学厚度、缺陷的材料后的透射系数特点,并与单一正折射率媒质构成的Fibonacci准晶的透射系数进行了比较。同时模拟了由正、负折射率媒质构成的Fibonacci准晶的在不同条件下的成像规律,并与周期膜进行了比较,通过分析和比较得出以下结论: （1）光垂直入射情形下,当满足KAdA=KBdB=θ=（k±1/2）,k=1.2.3…时FC（2N+1）的透射系数具有循环性质、FC（2N）的透射系数具有开关性质。 （2）负折射率媒质的引入使透射谱峰位置、透射峰宽度、透射峰个数都发生了明显变化。特别地,可使禁带宽度明显加宽。 （3）在S偏振情形下当入射角达到一定时,禁带完全消失,透射率均近似为1,这表明不存在全向光子带隙,因而与周期性结构的情形不尽相同。但在P偏振情形下,存在负折射率媒质的Fibonacci超晶格具有全向带隙。 （4）当在Fibonacci超晶格中引入缺陷时,显著地扩展了光子带隙宽度,并引入了缺陷模。当缺陷媒质为吸收介质时,而且为负折射率吸收媒质时,存在负折射率媒质与单一正折射率媒质的准晶中的缺陷模的透射系数都增大许多,甚至出现大于1的的现象。 （5）在相同层数和偏离相同的磁导率以及介电常数下,周期膜的尖锐峰峰值相对比Fibonacci构造的多层膜高,即Fibonacci构造的多层膜的结构相对比周期多层膜能更好的抑制尖锐峰的大小,在一定程度下,可更好地接近完美成像。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 准晶的研究进展
• 1.3 负折射率媒质的研究现况
• 1.4 本文研究工作与目的
• 第二章 相关基本理论
• 2.1 高维空间投影法
• 2.2 一维FC（n）序列的构造
• 2.3 负折射率媒质的性质
• 2.3.1 电场、磁场、波矢的关系
• 2.3.2 光的折射方向
• 2.3.3 其他性质
• 2.4 转移矩阵理论
• 2.4.1 转移矩阵的建立
• 2.4.2 转移矩阵的基本性质
• 第三章 存在负射率媒质的一维Fibonacci的透射系数
• 3.1 理论推导
• 3.1.1 光在A、B界面的转移矩阵
• 3.1.2 光在A层媒质内的转移矩阵
• 3.1.3 光在B层媒质中的传播矩阵
• 3.1.4 光在多层媒质中的传播矩阵
• 3.1.5 光在一维FIBONACCI中的透射系数
• 3.2 数值分析与讨论
• 3.3 不同折射率情形下的比较
• 3.4 不同入射角情形下的比较
• 3.4.1 S偏振情形
• 3.4.2 P偏振情形
• 3.5 小结
• 第四章 引入缺陷情形下的一维Fibonacci的透射系数
• 4.1 理论推导
• 4.2 单层引入缺陷情形
• 4.3 多层引入缺陷情形
• 4.4 不同光学厚度缺陷情形
• 4.5 引入吸收缺陷媒质情形
• 4.6 小结
• 第五章 存在负射率媒质的一维Fibonacci超晶格的成像
• 5.1 S偏振情形下的成像规律
• 5.1.1 理论推导
• 5.1.2 模拟结果与分析
• 5.2 P偏阵情形下的成像规律比较
• 5.2.1 理论推导
• 5.2.2 模拟结果与分析
• 5.3 损耗对成像的影响
• 5.3.1 磁导率以及介电常数实部变化对成像的影响
• 5.3.2 磁导率以及介电常数虚部变化对成像的影响
• 5.4 FIBONACCI多层膜与周期多层膜的比较与分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要研究成果