左手介质三层平板波导的转移矩阵与本征方程分析

本文主要探讨了含左手介质的三层介质平板波导的特性，这种波导的独特之处在于其导波层采用了左手介质，而覆盖层和衬底层则是常规介质。左手介质是一种特殊的材料，其同时具有负介电常数ε和负磁导率μ，这一特性使得它在电磁波领域的研究中引起了广泛关注。论文以TM波（Transverse Magnetic，横磁波）的波动方程作为基础，通过严格的数学推导，利用电磁场的边界条件，得出了导波层TM波的转移矩阵。转移矩阵是一种不同于特征矩阵（通常用于描述波在多层结构中的传播）的实矩阵，它在处理复杂电磁波问题时具有更高的灵活性。 作者王永华，作为四川理工学院理学院的助教，他的研究方向主要集中在理论物理，特别是与左手介质相关的领域。在本文中，他不仅构建了磁场的表达式，还通过对磁场在y方向的导数进行分析，进一步得到了TM波在该类型的平板波导中的模式本征方程。这种方程揭示了含左手介质的三层介质平板波导与传统常规介质波导在行为上的显著区别，比如有效折射率与厚度的关系可能呈现出不同的特性。 通过数值计算，作者绘制了有效折射率与厚度的关系图，这不仅提供了直观的物理现象理解，也为实际设计和应用这种新型平板波导提供了重要的指导。此外，论文的关键词包括左手介质、平板波导、转移矩阵、本征方程和有效折射率，这些概念是理解和评价这篇研究的核心要素。中图分类号为O441.4，表明本文属于物理学的电磁学部分，文献标识码A则表示该文章达到了学术期刊的出版标准。 本文不仅深入分析了左手介质平板波导的基本理论，而且提供了实用的计算方法，对于理解左手介质在电磁波控制和传输中的作用，以及设计新型多功能电磁设备具有重要意义。