光波磁响应结构及其光学效应

论文总字数：22752字

摘 要

超材料是具有原始材料所不具有的超常物理性质的人工合成结构材料。近些年来人们对它的关注逐渐增加，由于其独特的电磁特性，再加上“超材料”的研究融合了电子工程、光电子学、凝聚态物理、半导体科学、纳米科技等等一系列学科，科学界对超材料的研究也越来越多。

本文主要探讨以下几个问题：

1．对超材料进行讨论：了解超材料的定义、发展、特征以及应用前景

2．对磁涡旋进行讨论：了解磁涡旋的定义概念、起源、发展以及理论方面的相关知识

3．实验中环形线圈超材料结构的实现及其光学效应的探讨，即设计出具有磁涡旋共振效应的超材料结构，并用CST磁仿真软件得出其相关图谱，然后对其进行分析

关键词：超材料；磁涡旋；光学磁效应

magnetic response in optial Metamaterial structure and its optical effect

Abstract

Metamaterials refer to manmade composite materials with novel electromagnetic properties that can manipulate light in surprising ways. Recent years, people pay

more and more attentions to Metamaterials. Because metamaterials research is combined with a blend of engineering , electronics, optoelectronics, semiconductor, nano science and technology and so on, studies about metamaterials are becoming more and more.

This essay deals with the following questions:

1. The history, definition, characteristics, applications and recent studies of metamaterial;

2. The origin, characteristics, applications and recent studies of magnetic vortex; comparison between magnetic dipoles, electric dipoles and magnetic vortex dipoles;

3. Figuring out a way to construct a metamaterail with strong magnetic vortex response as well as studying the physical properties of Magnetic vortex response in a metamaterial. The simulation software we used here is CST.

KEY WORDS: Metamaterial, Magnetic vortex, Optical magnetic effect

摘要 ……………………………………………………………………………………2

Abstract …………………………………………………………………………… 2

1. 绪论

1.1 超材料的介绍 …………………………………………………………5

1.1.1 超材料的定义与概念 ………………………………………………5

1.1.2 超材料的发展历史及现状 …………………………………………5

1.1.3 超材料的主要特征及其研究 ………………………………………6

1.1.4 超材料的应用与发展前景 …………………………………………6

1.2 环偶极子 …………………………………………………………………7

1.2.1 环形偶极子的定义及其介绍 ……………………………………7

1.2.2 环形偶极子与环形多极 ……………………………………………8

第二章 磁涡旋

2.1 环形矩与环形线圈超材料 ………………………………………………10

2.1.1 环形线圈矩 ……………………………………………………………10

2.1.2 环形矩及其场形 …………………………………………………………11

2.1.3 环形线圈超材料结构 …………………………………………………11

2.2 环形序的理论分析 …………………………………………………………14

2.2.1 环形系统 ………………………………………………………………14

2.2.2 模型 ……………………………………………………………………15

2.2.3 相互作用 ………………………………………………………………16

2.2.4 模型的相变 ……………………………………………………………21

第三章 环形线圈超材料结构的实现及其光学效应的探讨

3.1 实验研究所采用的软件及计算模拟方法 …………………………………26

3.1.1 实验模拟软件CST …………………………………………………26

3.2 实验中光波磁响应结构及其光学效应的分析 ……………………………27

第四章 总结 ……………………………………………………………………………32

致谢 ……………………………………………………………………………34

参考文献 ……………………………………………………………………………35

第一章 绪 论

1.1 超材料的介绍

1.1.1超材料的定义与概念

在近些年来， “Metamaterial”出现在物理学领域的文献中概率越来越高。“Metamaterial”即为“超材料”。对于超材料，到现在为止科学界还没有给出一个非常准确而又权威的定义，但大家一般认为超材料是具有原始材料所不具有的超常物理性质的人工合成结构材料。虽然“超材料”这一概念尚且没有被学术界认可，但是近些年来人们对它的关注日益增长，由于其独特的电磁特性，再加上“超材料”的研究融合了电子工程、光电子学、凝聚态物理、半导体科学、纳米科技等等一系列学科，科学界对超材料的研究也越来越多。

1.1.2 超材料的发展历史及现状

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