超材料(metamaterials)优质精选文档.pptVIP

第十一章光电“超材料”（metamaterials）什么是“超材料（metamaterials）”？定义：具有天然材料所不具备的奇异物理性质的人工材料。实例：光子（电磁波）带隙材料“左手”材料超磁性材料已有材料半导体超晶格光子晶体“左手材料”超磁性材料声子晶体与声学超结构有序天线基板。。。。。光子晶体什么是光子晶体？几个基本概念光子能带：电磁波在由不同介电材料组成的周期性的结构中传播时，同半导体中的电子一样，也会形成能带结构--光子能带。光子能隙：光子能带之间可能没有重叠，这样，也会形成同半导体一样的能隙--光子能隙。频率落在光子能隙中的电磁波是禁止传播的。光子晶体：具有光子能隙的介电材料构成的周期结构一维周期结构：最简单的情形光子带隙的形成发展历程二维光子晶体的中的光子带隙三维光子晶体的中的光子带隙三维光子晶体的态密度光子时代的半导体应用领域无损耗波导及各类分光光路无损失反射镜零阈值激光器及光学微腔光（电磁波）晶体管低阈值全光开关光（电磁波）放大器光子晶体光纤微波天线基板无损耗波导及各类分光光路光子晶体WDM光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输；光纤允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应；可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。光子晶体光纤可以把零色散波长的位置移到1μｍ以下。

光子晶体表面发射激光器全光开关与晶体管光晶体管原理天线基板左手材料什么是左手材料在一定的电磁波频段同时具有负介电常数和负磁导率的材料系统。颠倒了电磁波传播过程中电场、磁场和传播方向所应遵循的“右手定则”。基本设计思想“逆行波”电磁波传播的能量是由坡印亭矢量表示反常多普勒效应多普勒效应：在正常材料中，固定波源发出的电磁波，当接收器做接近波源的运动时，所接收的波的频率高于波源发出的电磁波的频率；反之，如果接收器做远离波源的运动时，波源接收的电磁波的频率将小于波源发出的电磁波的频率。理想透镜能否存在负介电常数和磁导率？负介电常数的实现Materialshavenegativepermittivityslightlybelowtheplasmafrequency,whichistypicallyinthevisiblespectruminmetals:Periodiclatticeofwireshasreducedelectrondensity,increasedeffectivemassduetoselfinduction??p~10GHz负磁导率的实现CreatemagneticresonancewithnonmagneticmaterialsUsesplitringresonatortogetcapacitive-inductiveresonanceStrongresonancegivesnegative?SSR左手材料基于传输线理论的左手材料光子晶体中的电磁波“左手性质”特殊晶体介面导致的“左手现象”基于多层陶瓷工艺的LHM传输线理论为基础LC阵列结构小型、集成，易于器件化与LTCC技术相兼容结束语“超材料”这一新的观念尚未被学术界（特别是材料学界）完全接受，但作为一种材料设计理念，已开始为越来越多的学者所关注。更为重要的是它的出现会给人们的世界观层面上带来的冲击，昭示人们可以在不违背基本的物理学规律的前提下，人工获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”。迄今发展出的“超材料”系统多与电、磁、光性质相关联，为信息元件的新突破提供了一个新契机，因此值得我们关注。“反OPAL”结构PLZT陶瓷的制备MonodispersecolloidalsuspensionofpolystyrenemicrospheresColloidcrystal(fcc)ofpolystyrenemicrospheresPLZTprecursorgelinfilledpolystyrenemicrospheresSelf-assemblyInfiltratingPLZTprecursorintothevoidsofthecolloidcrystalanddryingSinteringCeramicPLZTinversedOPAL“反OPAL”结构PL