含铁氧体、磁光材料层状结构的光学拓扑转换和双曲频带特性研究

发布时间：2025-05-06 21:42

　　双曲超材料是人造的亚波长结构的介质,具有异常的光学特性,在远场亚波长成像、纳米光刻和发射工程等领域有着广泛的应用。双曲超材料是各向异性的介质,其特点是色散关系等频面为双曲型,而非传统材料的椭球型。正如费米表面的拓扑形状定义了金属和半导体中自由电子的特性一样,传播电磁波的相空间中等频表面的几何形状也决定了这些材料的光学特性。此外,类比凝聚态物理中的Lifshitz跃迁,等频表面拓扑结构的转换对电磁波的发射、传播和散射都产生了巨大影响。近年来,超材料的研究重点已转移到有源和可调谐特性上。保留许多异常特性和功能的简化结构也是超材料的研究热点之一。本文将用存在外加磁场的特殊材料取代传统的各向同性材料层构造双曲材料,并通过调节外加磁场强度,研究双曲材料的等频面拓扑结构转换、双曲频带等光学特性,具体的研究工作如下:首先了解双曲超材料的相关特性,不同于以往的各向同性材料,本文采用各向异性层构造双曲超材料。在外加磁场下铁氧体、磁光材料分别表现出磁各向异性和电各向异性,深入了解铁氧体、磁光材料的光学特性和材料参数随外加磁场变化的规律。然后对两种常用的求解色散方程的方法的原理以及其优缺点进行介绍。等效介质理...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 双曲超材料研究概况
    1.2 光学拓扑转换研究意义
    1.3 光学拓扑转换和双曲频带特性的研究进展
    1.4 本文的主要内容和结构安排
第2章 特殊材料及其特性综述
    2.1 双曲超材料
        2.1.1 双曲超材料简介
        2.1.2 双曲超材料的结构和光学特性
    2.2 铁氧体
        2.2.1 铁氧体简介
        2.2.2 铁氧体光学特性
    2.3 磁光材料
        2.3.1 磁光材料简介
        2.3.2 磁光效应
    2.4 本章小结
第3章 各向异性材料及其与电介质构成的层状结构的色散方程
    3.1 基于等效介质理论的色散方程
    3.2 基于传输矩阵和Bloch定理的色散方程
    3.3 各向异性层构成的双层周期结构的色散方程
    3.4 本章小结
第4章 铁氧体及其与电介质构造的双层周期结构的光学拓扑转换和双曲频带特性
    4.1 铁氧体的色散特性
        4.1.1 铁氧体的光学拓扑转换
        4.1.2 铁氧体的双曲频带特性
    4.2 各向同性铁氧体材料与电介质构造双层周期结构的光学拓扑转换
        4.2.1 双层周期结构模型
        4.2.2 基于等效介质理论的光学拓扑转换
        4.2.3 基于传输矩阵和Bloch定理的光学拓扑转换
    4.3 各向异性铁氧体材料与电介质构造双层周期结构的色散特性
        4.3.1 铁氧体与电介质构造的双层周期结构的光学拓扑转换
        4.3.2 铁氧体与电介质构造的双层周期结构的双曲频带特性
    4.4 本章小结
第5章 磁光材料及其与电介质构造的双层周期结构的光学拓扑转换和双曲频带特性
    5.1 磁光材料的色散特性
        5.1.1 磁光材料的光学拓扑转换
        5.1.2 磁光材料的双曲频带特性
    5.2 磁光材料与电介质构造的双层周期结构的色散特性
        5.2.1 磁光材料与电介质构造的双层周期结构的光学拓扑转换
        5.2.2 磁光材料与电介质构造的双层周期结构的双曲频带特性
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：4043132