基于导向介质/石墨烯的地毯式隐身衣设计

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基于变换光学理论,完美隐身衣的实现不再仅限于科幻小说或电影里面。为了避免独立式隐身衣对隐身材料电磁参数的苛刻要求(参数各向异性、含有奇点且在空间中连续变化),地毯式隐身衣作为一种更加实用的替代方案被提出,并被全世界的科研工作者广泛的研究。地毯式隐身衣工作在一块金属凸起上,可以控制进入隐身衣的电磁波的传播路径,使该金属凸起对电磁波的散射与平板金属相同,就好像凸起不存在一样。以往的针对地毯式隐身衣的研究涵盖了从微波、太赫兹、红外到可见光各个频段,主要变换光学方法包括准保角变换和线性变换,主要实验材料是人为构造的新型异向介质,也有少数基于自然界存在的双折射材料或二维材料。  本文主要介绍电磁隐身技术(特别是地毯式隐身衣)的原理以及实验实现,同时阐述电磁异向介质闭合环和层状结构的电磁特性与主要应用,以及二维材料石墨烯的光学特性与主要应用。第一章简要介绍电磁隐身技术的研究背景、意义,以及国内外的研究现状,明确电磁隐身技术的研究方向和目标;第二章重点介绍地毯式隐身衣的原理及其实验实现;第三章详细介绍异向介质,特别是闭合环和层状结构的原理,以及二维材料石墨烯的光学特性以及在光学器件中的应用;第四章首先利用石墨烯独特的各向异性及类等离子体特性,结合异向介质层状结构,设计了一款自由空间地毯式隐身衣;其次基于异向介质闭合环,设计了一款能够在不产生散射波偏移的情况下,实现对TE极化波有效的宽频带地毯式隐身衣;第五章介绍作者参与的基于异向介质的其他工作,包括对柱体隐身技术,频带展宽技术,亚波长成像技术的研究,还介绍了作者对石墨烯光学特性的研究。第六章总结了作者硕士期间的工作,并对地毯式隐身衣的发展前景进行了展望。
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