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基于多路径正反馈机制的零折射率超材料高效纳米激光器
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作者 张振清 董丽娟 +4 位作者 邓富胜 李云辉 许静平 孙勇 陈鸿 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期72-77,共6页
对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低。为了解... 对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低。为了解决上述激光器所面临的缺陷,利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁。对于此腔,以不同路径入射于腔壁的光子,都可以重新汇聚到原子所在的位置。经过多次正反馈,最终以垂直于腔壁的方向辐射出去,避免了光子在偏离激射方向上的耗散。此外,该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关。随后,通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁,当在腔中引入增益材料时,可以观察到明显的激射行为。与单个零折射率材料构成的腔相比,该腔的阈值更低,发射强度更大,从而提高了激射的效率。 展开更多
关键词 多路径正反馈机制 激射效应 零折射率超材料
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零折射率超材料中嵌入椭圆介质柱的传输特性
2
作者 曹斌照 李蜀娴 梁文娟 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期993-998,共6页
对零折射率超材料中嵌入椭圆型介质柱的传输特性进行了理论研究.推导了平板金属波导中零折射率超材料夹层内嵌入椭圆型介质柱的传输系数,得到全透射和全反射的条件.通过数值计算和软件COMSOL仿真结果的对照,验证了计算结果的正确性.在... 对零折射率超材料中嵌入椭圆型介质柱的传输特性进行了理论研究.推导了平板金属波导中零折射率超材料夹层内嵌入椭圆型介质柱的传输系数,得到全透射和全反射的条件.通过数值计算和软件COMSOL仿真结果的对照,验证了计算结果的正确性.在此基础上,分析了发生全透射与全反射时各区域的电磁场特征及与参数的依存关系.另外,对椭圆介质柱内发生的谐振现象以及椭圆介质环内出现的回音壁模进行了讨论.其结论对于设计新型超电磁材料折射率传感器、聚能器及电磁开关等方面的应用具有重要的理论指导意义. 展开更多
关键词 零折射率超材料 椭圆型介质柱 传输特性
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零折射率材料微腔中类多原子与腔模的相干耦合
3
作者 徐小虎 苗向阳 《山西师范大学学报(自然科学版)》 2018年第2期41-47,共7页
量子点与微腔之间的耦合强度大小对于实现各种腔量子电动力学现象,起着至关重要的作用.然而,由于量子点的选择有限性以及其在传统微腔中的位置不确定性,难以实现耦合强度的增强.在本文中,我们构造了一个填充零折射率材料的不寻常腔,其... 量子点与微腔之间的耦合强度大小对于实现各种腔量子电动力学现象,起着至关重要的作用.然而,由于量子点的选择有限性以及其在传统微腔中的位置不确定性,难以实现耦合强度的增强.在本文中,我们构造了一个填充零折射率材料的不寻常腔,其中场强的分布是均匀的.由于这种特殊的场分布,当将谐振强度为G=G0的N个谐振子随机分布在腔中时,每个谐振子均处在场强最大值处,即耦合强度相同,这样N个谐振子相当于一个具有谐振强度为NG0的谐振子,从而达到了谐振强度可调的目的.最后,我们利用类人造原子(金属开口谐振环)与零折射率材料微腔(一维复合左右手传输线)之间的耦合,从微波实验的角度验证了上述结论是正确的.这种可调节的耦合强度可能会对解决腔量子电动力学中量子点和腔模耦合强度不高的问题有一定的指导作用. 展开更多
关键词 光子晶体 特异材料 耦合强度 谐振子
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Perfect field concentrator using zero index metamaterials and perfect electric conductors 被引量:3
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作者 Mohammad Mehdi Sadeghi Hamid Nadgaran Huanyang Chen 《Frontiers of physics》 SCIE CSCD 2014年第1期90-93,共4页
We design a perfect field concentrator from a singular radial mapping. Such a device can be implemented using alternating radial slices of zero index metamaterials and perfect electric conductors. Numerical simulation... We design a perfect field concentrator from a singular radial mapping. Such a device can be implemented using alternating radial slices of zero index metamaterials and perfect electric conductors. Numerical simulations are performed to verify its functionality. 展开更多
关键词 field concentrator transformation optics zero index metamaterials perfect electricconductors
原文传递
一种高增益Vivaldi超宽带天线 被引量:1
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作者 欧阳伟忠 周永刚 +1 位作者 李博南 谢倩倩 《电子科技》 2015年第8期15-17,20,共4页
传统的Vivaldi天线具有超宽带优点,但存在定向性较差,且在工作频带的两端增益下降严重的问题。文中提出了一种高增益的Vivaldi天线,通过对传统微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线加载零折射率超常介质和轴向边缘梳状结构的矩形槽缝结构... 传统的Vivaldi天线具有超宽带优点,但存在定向性较差,且在工作频带的两端增益下降严重的问题。文中提出了一种高增益的Vivaldi天线,通过对传统微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线加载零折射率超常介质和轴向边缘梳状结构的矩形槽缝结构,提高了天线在整个工作频段内的增益。对所提出的天线进行了设计、优化和仿真分析,并制作天线样品,仿真和测试结果吻合良好。测试与仿真结果表明,在4~11 GHz的工作频段内,天线的回波损耗优于-10 d B;与传统Vivaldi天线相比,在整个工作频段内天线增益均有所提高,其中在工作频率的低端(4~6 GHz)天线增益提高2.5 d B,高端(9~11 GHz)增益提高1.5 d B。 展开更多
关键词 超宽带 VIVALDI天线 零折射率超材料结构 梳状结构
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基于零折射率超材料的高定向性微带天线
6
作者 郭晓静 赵晓鹏 +1 位作者 刘亚红 朱卫仁 《电子技术应用》 北大核心 2011年第6期110-112,共3页
研究了一种基于平面网格状零折射率超材料的高定向性微带天线。利用超材料结构的平均效应实现了在10.24 GHz处介电常数为零,进而实现了超材料的折射率为零。实验结果表明,利用零折射率超材料对波束产生汇聚作用,使微带天线的定向性明显... 研究了一种基于平面网格状零折射率超材料的高定向性微带天线。利用超材料结构的平均效应实现了在10.24 GHz处介电常数为零,进而实现了超材料的折射率为零。实验结果表明,利用零折射率超材料对波束产生汇聚作用,使微带天线的定向性明显增强,E面、H面半功率波束宽度分别收缩了56.67°和26.60°,侧向辐射明显减弱,天线的增益提高了3.80 dB。 展开更多
关键词 高定向性 微带天线 零折射率
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零折射率超材料加载WGM介质环的传输特性
7
作者 曹斌照 梁文娟 邓启敏 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期99-103,共5页
本文对零折射率超材料中加载WGM介质环的传输特性进行了理论分析.基于二维场问题,通过理论计算植入零折射率超材料中的介质环所产生的WGM的谐振频率,得出发生全反射的条件,并分析了特定模式下的传输特性.同时,讨论了磁导率μx→0的超材... 本文对零折射率超材料中加载WGM介质环的传输特性进行了理论分析.基于二维场问题,通过理论计算植入零折射率超材料中的介质环所产生的WGM的谐振频率,得出发生全反射的条件,并分析了特定模式下的传输特性.同时,讨论了磁导率μx→0的超材料中WGM对传输系数的影响,得到全透射的效果.通过用COMSOL对理论模型进行仿真,验证了其正确性.本文的结论在电磁传感器、聚能及其隐身等方面有着重要的应用价值. 展开更多
关键词 零折射率超材料 回音壁模 传输特性
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近零折射率超材料波导加载系统中数理方程的求解及COMSOL仿真
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作者 曹斌照 费宏明 +1 位作者 杨毅彪 薛萍萍 《大学物理》 北大核心 2016年第4期15-18,共4页
近零折射率超材料波导中加载介质缺陷的电磁波传输特性的分析归结为"数学物理方法"中亥姆霍兹方程非齐次边值问题的求解,可采用多种求解偏微分方程的方法进行分析.本文用分离变量法对这一问题的两个典型实例进行了解析求解,... 近零折射率超材料波导中加载介质缺陷的电磁波传输特性的分析归结为"数学物理方法"中亥姆霍兹方程非齐次边值问题的求解,可采用多种求解偏微分方程的方法进行分析.本文用分离变量法对这一问题的两个典型实例进行了解析求解,并通过基于有限元法的多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics进一步对照,从而验证了理论分析的正确性.对更一般的问题采用COMSOL进行了数值计算和仿真,其适用性更为普遍. 展开更多
关键词 近零折射率超材料 亥姆霍兹方程边值问题 分离变量法 数值法
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基于超材料的低剖面高水平增益全向天线
9
作者 陈新伟 樊思梦 《测试技术学报》 2023年第6期528-533,共6页
设计了一款基于近零折射率超材料(NZRIM)的低剖面高水平面增益全向天线。超材料晶胞由两个对称的C形条带和一个弯折线条带组成。将超材料晶胞组成的阵列轴对称放置在全向天线的四周,有效改变电磁波的辐射方向,使之更靠近水平面,从而提... 设计了一款基于近零折射率超材料(NZRIM)的低剖面高水平面增益全向天线。超材料晶胞由两个对称的C形条带和一个弯折线条带组成。将超材料晶胞组成的阵列轴对称放置在全向天线的四周,有效改变电磁波的辐射方向,使之更靠近水平面,从而提高天线的水平面增益。测试结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为5.78 GHz~6.12 GHz。加载超材料后的天线在工作带宽内的水平增益可以提高0.5 dB~1 dB,最大水平增益达到2.68 dBi。 展开更多
关键词 全向天线 高水平增益 低剖面 近零折射率超材料
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复合方形环近零折射率超材料的高增益特性研究 被引量:1
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作者 张艳荣 王纪俊 +3 位作者 方云团 徐雷钧 朱志盼 贡磊磊 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2154-2158,共5页
设计了一种由4个方形环和4个金属片组成的复合方形环单元结构,并将其周期排列,形成了近零折射率超材料。该超材料的近零频段为6.17 GHz到6.26 GHz。将其置放在微带贴片天线正上方处,采用有限元法(FEM)和时域有限差分法(FDTD)对该超材料... 设计了一种由4个方形环和4个金属片组成的复合方形环单元结构,并将其周期排列,形成了近零折射率超材料。该超材料的近零频段为6.17 GHz到6.26 GHz。将其置放在微带贴片天线正上方处,采用有限元法(FEM)和时域有限差分法(FDTD)对该超材料测试系统进行了仿真分析,两种方法的仿真结果吻合较好,证实了计算方法结果的有效性。结果表明,复合方形环近零折射率超材料有高增益高定向的特性,可以应用于天线中,提高增益。 展开更多
关键词 近零折射率超材料 增益 方向性 有限元
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基于零折射磁性特异电磁介质的波前调控 被引量:2
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作者 林海笑 俞昕宁 刘士阳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期284-290,共7页
本文基于二维磁性柱周期阵列设计了具有等效零折射率的磁性特异电磁介质.通过多重散射理论计算体系的光子能带和等效介质理论提取体系的等效电磁参量可以确定该磁性特异电磁介质可以实现等效介电常数和等效磁导率同时为零.利用该双零磁... 本文基于二维磁性柱周期阵列设计了具有等效零折射率的磁性特异电磁介质.通过多重散射理论计算体系的光子能带和等效介质理论提取体系的等效电磁参量可以确定该磁性特异电磁介质可以实现等效介电常数和等效磁导率同时为零.利用该双零磁性特异电磁介质可以实现电磁波在无相位延迟下的传输,从而可以调控电磁波的空间相位变化.进而,通过设计具有不同电磁波输出界面的构型实现了高斯光束的波前由平面转变成柱面,还可以实现高斯光束的聚焦和高斯光束的分束.也可以根据需要设计具有更为一般的输出界面,实现更为多样的电磁波波前的调控.而且,磁性材料的电磁特性可以通过温度和外加磁场进行调制,因此该双零磁性特异电磁介质的工作频率可以灵活控制,这更便于电磁波器件的设计和应用. 展开更多
关键词 零折射特异电磁介质 MIE散射理论 多重散射理论 等效介质理论
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负-零-正折射率超常介质平板结构中的透射横向位移特性分析
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作者 王兴林 郑发农 王辉升 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期257-262,共6页
针对光波在负-零-正折射率超常介质平板结构中的传播,利用Artmann的稳态相位法研究了光学Dirac点附近的透射横向位移特性。讨论了横向位移随入射角度、频率和平板厚度的变化关系,发现该结构中的横向位移可以达到波长的几十甚至几百倍之... 针对光波在负-零-正折射率超常介质平板结构中的传播,利用Artmann的稳态相位法研究了光学Dirac点附近的透射横向位移特性。讨论了横向位移随入射角度、频率和平板厚度的变化关系,发现该结构中的横向位移可以达到波长的几十甚至几百倍之多并且在Dirac点附近能够实现正负变化。进一步研究了全反射情形下的横向位移特性和光子隧穿现象、证实了横向位移的Hartman效应。另外,由于材料的特殊线性色散,发现横向位移在靠近临界角时,随着角度增大而减小;而在远离临界角时随着角度增大而增大。研究结果将在集成光学和光学器件方面产生应用可能,也将进一步促进石墨烯量子结构中电子传播的类光学现象研究。 展开更多
关键词 光电子学 横向位移 负-零-正折射率超常介质 石墨烯
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