同时实现介电常数和磁导率为负的H型结构单元左手材料

超材料的发展及研究现状王霞;张冉冉;吕浩;赵秋玲;滕利华;张帅一;高鹏;艾晶晶【摘要】超材料是指具有一些天然材料所不具备的超常物理特性的人工复合材料,广义的超材料包括光子晶体、左手材料、超磁材料等.近年来,超材料凭借其优异的物理特性被成功应用于工业、军事、生活等各个方面.从超材料的基本概念出发,归纳总结了超材料的国内外研究进展,详细介绍了通过自组装、刻蚀、沉积等微纳加工技术制备超材料的实验过程,系统分析了超材料在新型微波器件、新型抗电磁干扰器件,无绕线电感、传感器以及光诱导开关等方面的应用.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】8页(P119-126)【关键词】超材料;光子晶体;研究进展;制备方法【作者】王霞;张冉冉;吕浩;赵秋玲;滕利华;张帅一;高鹏;艾晶晶【作者单位】青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061;青岛科技大学数理学院,山东青岛266061;青岛科技大学山东省新型光电材料与技术工程实验室,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】O063超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，最早由Walse教授提出[1]，其超常特性来自于人工结构而非材料本身，广义的超材料包括光子晶体、左手材料、超磁材料等。

负群时延电路研究综述：特征、现状与展望陈文兵【摘要】近年来,负群时延电路由于其异常的电磁波传播特性及广泛的应用前景备受关注.首先,介绍了负群时延与超光速现象的相关概念,阐述了负群时延现象的产生机理及负群时延电路的频域特征;然后,重点讨论了基于左手材料、谐振器与耦合微带线3种主要负群时延电路的组成形式与特点;指出了目前电路的主要问题在于其固有的高损耗、窄带宽特点及负群时延值极限;最后,对负群时延电路未来的研究方向进行了展望,以期为负群时延电路的研究与应用提供一定的参考.%Due to its anomalous electromagnetic transmission characteristics and promising applications, neg-ative group delay circuit ( NGDC) has received a lot of attention in recent years. Firstly, related definitions on negative group delay ( NGD) and superluminal phenomenon are introduced, followed by the illustration of the physical mechanisms and frequency-domain properties of NGDCs. Then the structures and characteristics of typical NGDCs employing left-handed material, resonators and coupled microstrip lines are mainly dis-cussed. It is found that present NGDCs are inherent with drawbacks such as high insertion loss, limited bandwidth, and asymptotic limits of NGD value. Finally, developing trends of NGDC researches are pointed out. All of these are supposed to provide some reference for NGDC researches and applications.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2017(057)003【总页数】8页(P369-376)【关键词】负群时延电路;超光速;左手材料;谐振器;耦合微带线;研究综述【作者】陈文兵【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN70220世纪早期，Sommerfeld和Brillouin[1]对色散介质中波的传输进行理论研究时注意到，当介质中有谐振吸收时，波的群速可以超过光速甚至为负。

左手材料经典结构双负特性及后向波性质探究摘要：通过对左手材料经典杆环结构的理论推导，证明了其介电常数与磁导率双负的特性。

提出其后向波性质为左手材料所有奇异性质的基点，并从熵条件的角度探讨了产生后向波的机制，证明了左手材料波前与能量传播的关系，间接说明其不违背能量守恒，证明了左手材料存在性。

展望了左手材料的未来三大应用。

关键词：左手材料；杆环结构；双负特性；后向波Abstract: through the theoretical derivation of left-handed materials´ classical pole-ring structure,the dielectric constant and magnetic permeability of the double negative features are proved.The idea that backward?wave properties are??basis points?for the singular nature of left-handed materials is offered,and from the perspective of the entropy condition,the after wave mechanism is?discussed. The relationship between the spread of?energy and?the wavefront of left-handed materials is proved, ? indirectly?illustrating it?does not breach of conservation of energy, and its existence is proved. Three major applications of the left hand in the future are foreseed.Key words: left-handed materials;rod-ring structure;double negative features;backward wave众所周知，介电常数ε和磁导率μ是描述电磁波在介质中传播性质的重要参数。

左手材料一、概念的提出左手材料就是介电常数ε<0、磁导率μ<0的材料，是一种人工制备的亚观材料，在自然界中不存在天然的这类材料. 当介质的介电常数和磁导率都为正值时，根据电磁波理论可知介质中的电场、磁场和电磁波传播常数(E、H、k)三者之间构成右手螺旋关系，所以这类物质被称为右手材料(right一handed materials，RHMs)。

而左手材料是指介电常数和磁导率同时为负数的材料，在这种介质中，电场、磁场和电磁波传播常数三者之间构成左手螺旋关系。

这是一种新颖奇异的材料,其通常也称负折射率材料。

1996年Pendry提出了金属线周期结构，首次制备出这个亚观的左手材料。

2001年，加州大学San Diego分校的Smith等物理学家根据Pendry等人的建议，首次制造出在微波波段具有负介电常数和负磁导率的物质。

2002年，美国加州大学Itoh教授和加拿大多伦多大学Eleftheriades教授领导的研究组几乎同时提出一种基于周期性LC网络的实现左手材料的新方法。

2002年底，麻省理工学院孔金瓯教授也从理论上证明了“左手”材料存在的合理性，他称之为“导向介质”。

2003年美国Parazzoli C G等人及Houcl等人同时分别进行了一系列成功的实验工作，样品实验的数据与模拟计算非常吻合，都晰而显著地展示出负折射现象；且在不同入射角下测量到的负折射率是一致的，完全符合Snell定律，证实了左手材料的存在。

二、左手材料的性质材料与电磁波的相互作用主要体现在材料的介电常数ε和磁导率μ这两个物理参数上。

在第一象限中,ε>0,μ>0,自然界中的绝大部分材料均处于这一象限.有少部分材料在某些状态下会处于第二象限(ε<0,μ>0),如等离子体及位于特定频段的部分金属.当ε<0,μ>0时,折射率n= √ε√μ为虚数.这意味着在这种材料中电磁波只能是消逝波(evanescent waves),因电磁波只能在折射率为实数的材料中传播.处于第四象限中的材料,其ε>0,μ<0,因而折射率也为虚数.电磁波入射到处于第四象限中的材料的行为与入射到第二象限中的材料的行为相似。

摘要谐振腔腔壁由导体组成，是产生高频振荡的有效工具；是比LC回路运用更广的振荡元件；本文对真空中谐振腔与谐振频率的关系做了详细的讨论；当谐振腔中有介质存在时，对谐振频率的影响也做了详细的推导，并对不同性质的介质对谐振频率的影响做了分类讨论，最后将不同情况下得出的谐振频率的结论加以总结，从而得出谐振腔谐振频率不受谐振腔尺寸限制的结论，对传统理论有了进一步的发展；为探索和设计新颖的谐振腔提供理论依据。

为设计合理的谐振腔提供现实的理论价值。

关键词：谐振腔；谐振频率；左手介质；右手介质；几何尺寸AbstractResonator is posed by conductors chamber wall,Itis the effective tools produce high-frequency oscillatory, Than LC circuit is used more widely oscillation ponent; For a vacuum resonator and the resonant frequency of relationship discussed in detail; When resonator, have media have resonance frequency effect to do a detailed derivation, and the different nature of the media on the resonance frequency effect of classification, finally discussed the different cases obtained the conclusion summarized the resonant frequency, so as to obtain the resonance frequency from resonator resonator size restrictions on traditional theory, the conclusion has been further development; For exploration and novel design provides the theory basis for the resonator. To design the reasonable resonator provide realistic theoretical value.Keywords:Resonant cavity；The resonant frequency；Left-handed medium; The right hand medium; Geometry dimension目录摘要IAbstract I1 绪论91.1问题的提出91.2论文研究背景与意义92 真空谐振腔的谐振频率与几何尺寸102.1 一定频率下电磁波基本方程102.2 谐振腔的截止频率133谐振腔填充介质后的谐振频率163.1填充普通介质（右手介质）73.1.1填充普通介质时的基本方程163.1.2填充普通介质时谐振频率的变化193.2填充特殊介质（左手介质）203.2.1左手介质简介203.2.2左手介质存在的可能213.2.3填充左手介质时谐振频率的变化22结论23参考文献24致错误!未定义书签。

左手材料的奇异特性研究摘要：左手材料是一种介电常数ε和磁导率μ都是负的人工周期结构材料，在其中传播的电磁波的群速度与相速度方向相反，从而呈现出许多起义的特性。

本文介绍了左手材料的基本概念、原理、奇异的特性以及其潜在的应用。

关键词：左手材料；反常折射；能流的方向和波矢方向相反；消除手机辐射；隐身术；引言在谈左手材料之前，先说一下什么是右手材料。

对于一般电解质而言，介电常数ε和磁导率μ都是非负的常数，由有麦克斯韦方程可知，在ε和μ都为正值的物质中，电场、磁场和波矢之间构成右手关系，我们称这样的物质为右手性介质（RHM）。

1968年，前苏联物理学家Veselago在理论上研究了介电常数ε和磁导率μ都为负值的物质的电磁学特性，他发现与常规材料不同的是：当ε和μ都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系，他称这种假想的物质为左手性介质（LHM）。

他还指出，左手性介质中电磁波的行为与在右手性介质中有很大的不同，比如光的负折射率、负的切连科夫效应、反多普勒效应等等。

1996年尽管左手性介质有很多新奇的特性，但在自然界中人类尚未发现真实存在的左手性物质，因此它还主要处在实验室研究阶段。

目前左手性材料的研究仍是科学的热点项目。

一、何谓左手性材料在经典电动力学中，对于无损耗、各项同性、空间介质均匀的自由空间，Maxwell方程组为：正弦时变电磁波的波动方程（Helmholtz方程）为：其中n代表折射率，c是真空中光速。

自然界中物质的ε和μ一般都与电磁波频率有关，如果不考虑任何能量的损耗，在正常的介质中，n、ε和μ在大多数情况下都为正数，此时方程（1）有波动解，电磁波能在其中传播。

对于无损耗、各项同性、空间介质均匀，有Maxwell方程组能推出平面电磁波方程为：且有可见，电磁波是横波，波的相位传播矢量K和电矢量E和磁矢量H互相垂直，并且K、E、H之间满足右手螺旋关系。

这种常规的介质就被称为“右手材料”（Right - Hand Materials）。