均匀微带线是微带电路的基本结构, 建立微带线 PIM解析模型具有重要意义。本文基于受控源等效, 在微带线的集总电路等效模型中, 将微带线中的分布式寄生非线性 PIM源建模为二次受控电流源或电压源, 从而得到微带线 PIM电压和电流关系的传输矩阵表达式, 建立了寄生非线性机制的微带线 PIM解析计算模型; 并通过对比不同长度的镀镍微带线与不同浓度掺磷工艺镀镍微带线的传输互调与反射互调规律, 验证本文提出的 PIM传输矩阵方法的合理性。通过该模型提取了镍镀层在 0.71 GHz时的三阶相对磁导率非线性系数为 1×10-10 m2/A2。本文方法为进一步建立其他复杂结构微带电路 PIM模型提供了新思路。

针对传统双频电磁超材料谐振频率较大的问题, 该文基于等效电路理论, 设计了一种新型双面螺旋复合嵌套环结构模型。通过理论分析及HFSS建模仿真, 结合散射参数(S参数)反演算法, 提取了等效电磁参数。结果表明, 该结构在13.40~14.27 MHz和26.69~31.35 MHz频段内等效介电常数为正, 等效磁导率为负, 实现了材料的磁单负特性。

通常的太赫兹微结构主要采用 Au薄膜制备金属结构, 很难利用微结构中 Au薄膜性能对太赫兹波进行实时调控。本文设计并制备了基于高磁导率软磁 FeNHf薄膜的太赫兹开口三角形结构, 通过外磁场调控微结构中软磁薄膜磁化强度方向, 系统研究了外磁场调控下微结构中的太赫兹波传输特性和电磁共振模式。软磁 FeNHf薄膜具有磁各向异性的特点, 外磁场可以调控磁化强度 M方向分别垂直和平行于太赫兹波磁场的方向, 采用太赫兹时域光谱系统测试微结构的太赫兹透射特性, 通过时域有限差分的方法, 分析了基于软磁薄膜微结构的太赫兹场电磁场分布和调制机理。实验结果表明, 外磁场可调控开口三角形太赫兹微结构的谐振频率, 在 1.3 THz频段, 调谐率约为 5.7%, 调制深度约为 15%。

论述了全电介质纳米颗粒的光学性质,介绍了全电介质纳米颗粒的制备方法,分析了各种制备方法的优缺点,回顾了全电介质纳米颗粒在高折射率纳米谐振器、光学纳米天线、超材料和超表面、非线性纳米光子学等方面的应用,给出了全电介质纳米颗粒的研究重点及发展方向。

Due to their extraordinary electromagnetic/optical properties, zero-index media have extensive application prospects in the manipulation of electromagnetic waves, novel antenna and waveguide devices, nonlinear optics, optical absorption, electro-optical modulation, etc. In this review, we first present the classification and realization of zero-index materials. Then, we focus on their fundamental concepts and electromagnetic/optical properties, including refraction, reflection and tunneling effects of electromagnetic waves, the influence of doped defects in both two- and three-dimensions, features of anisotropic zero-index media, and the distribution of electric fields in and outside the medium. Finally, we review a variety of applications, and provide a brief summary and outlook on future studies of these materials.

通过在衬底材料单侧周期性排列金属线与方形开口谐振环,设计了一种新型左手结构。通过理论分析和软件仿真,提取了该左手材料的有效电参数。结果表明,在11.7~20.5 GHz频段内,该左手结构表现出良好的负折射效应与双负特性,绝对带宽达8.8 GHz,对Ku波段(8~12 GHz)实现了全覆盖,单元损耗小于0.4 dB。加工制作了实物并对其进行了测试,验证了其左手特性。与传统左手材料相比,所设计的左手材料实现了低损耗和宽频带。

设计了一种可用于超高场磁共振成像(MRI)的负磁导率超材料磁感应透镜(MIL), 可以有效提高MRI的信噪比.MIL是由6×6个加载电容的金属开口谐振环组成的二维周期结构, 并将其加工在一层0.6 mm 厚度的FR-4介质基板上.将MIL放置于射频线圈和样品之间, 能够实现等效的磁表面等离激元效应.MIL单元电磁场分布、散射参数和等效磁导率的仿真结果表明：所设计的MIL在拉莫尔进动频率297.2 MHz产生负的磁导率, 并能增强由射频线圈产生的射频场的倏逝波分量.两个不同的标准表面射频线圈的MRI扫描实验表明, 小水膜仿体在施加MIL后可以将矢状面图像信噪比提高约200%, 大水膜仿体在施加MIL后可以将冠状面图像信噪比提高约58%.仿真和MRI图像结果均表明了所设计的MIL具有聚焦表面射频线圈磁场强度的能力, 有益于提高MRI的信噪比、空间分辨率和探测深度.

针对25 μm 2605TCA非晶涂层、25 μm 2605SA1非晶夹膜和50 μm DG6硅钢夹膜三种材料和工艺磁芯，对比研究了不同激磁条件下的磁化特性。结果表明：改变磁芯激磁条件，磁通密度变化量(ΔB)几乎不变，DG6硅钢夹膜磁芯和2605TCA非晶涂层磁芯ΔB均为3.1 T，2605SA1非晶夹膜磁芯ΔB仅为2.4 T；不同激磁条件下，相对磁导率变化较为明显，三种磁芯相对磁导率均随激磁特征参数的增加而迅速减小，当激磁特征参数由67 V/(cm2·ns)增加至129 V/(cm2·ns)时，2605SA1非晶夹膜磁芯最大相对磁导率由1800减小至1200，2605TCA非晶涂层磁芯最大相对磁导率由1100减小至400，相同激磁特征参数下2605TCA非晶涂层磁芯相对磁导率小于2605SA1非晶夹膜磁芯相对磁导率；DG6硅钢夹膜磁芯在快脉冲条件下磁化性能较差，最大相对磁导率仅为130。

近年来, 具有自然界中天然媒质所不具备的特殊性质的电磁超材料在很多领域引起了广泛关注。零折射率超材料(ZRIM)是一种相对介电常数和磁导率为零的特征材料, 在光学领域具有很多独特的特征, 主要表现在波长拉伸、相位一致以及隧道效应等方面。介绍了几种典型的ZRIM结构以及ZRIM结构中实现的性质, 包括无限大波长、均匀场分布等。讨论了ZRIM结构的实现在物理光学中的重要应用, 比如定向发射、发射增强、边界态分析以及光的捕获。基于零折射率的性质以及特征的研究, 为新器件开发、新光学元件的基础研究提供了相应的参考和指导。

编织增强型复合材料相比传统颗粒填充型复合材料在电磁防护领域具有更大优势, 然而其等效电磁参数计算与优化设计方法目前尚未明确。以正交编织型复合材料为研究对象, 将复合材料等效成多层单纱定向周期排列的各向异性介质叠加, 进而利用有效介质理论给出了各层介质等效电磁参数计算公式, 并针对磁屏蔽复合材料进行了优化设计。结果表明: 基体材料和纤维丝束的磁导率越高, 复合材料的等效磁导率越高; 纤维丝束直径越大, 孔洞尺寸越小, 复合材料的等效磁导率越大; 纤维含量越高, 复合材料磁导率越高。