色散左手材料非对称5层平板波导传输特性研究

"含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性 (2011年)" 本文深入探讨了一种特殊的光波导结构，即含有色散左手材料（Left-Handed Materials, LHM）的非对称5层平板波导。左手材料是一种在电磁波领域具有反常性质的介质，其介电常数和磁导率具有负值，这使得它们在光通信、微波工程以及天线设计等领域有着独特的应用潜力。 在论文中，作者系统性地研究了这种波导的传输特性，特别是针对TE（Transverse Electric）模式。TE模式是指电磁场的电场分量沿波导的垂直方向，而磁场分量则沿波导的水平方向振动。作者特别关注了芯层（core layer）的色散特性、芯层的厚度以及覆盖层（cover layer）的折射率对波导性能的影响。 研究发现，当左手材料具有色散特性时，波导的模式行为变得更加复杂。TE0模仅存在表面波，这意味着在该模式下，电磁能量主要集中在波导的边界上。而对于TEm模，其中m > 1，这些模式仅表现为导波，即电磁能量主要在波导内部传播。特别地，对于TE1模，有趣的现象是它同时包含导波和表面波，这表明能量可以同时在波导内和边界上传输。而对于TEm模，当m ≥ 1时，每一个模式都存在双模现象，这意味着在相同的频率下，波导可以支持两种不同的传播模式，这在设计和优化光波导系统时需要特别注意。 通过与无色散5层平板波导进行对比，作者揭示了色散左手材料引入的新的传输特性。这些特性可能导致更高效的能量传输、更宽的工作带宽或者新的控制电磁波的方式。论文的研究结果不仅加深了我们对含色散左手材料波导的理解，也为设计新型光子器件提供了理论依据。 此外，论文还强调了色散关系对于左手材料性能的重要性，因为色散关系直接影响了电磁波在材料中的传播速度和频谱特性。通过调整芯层的色散特性、厚度以及覆盖层的折射率，可以实现对波导模式特性的精细调控，这对于优化光通信系统、提高信号传输效率和减少损耗等方面具有重要意义。 关键词：左手材料、色散关系、平板波导、导波与表面波 分类号：TN252（光学技术） 文献标识码：A 这篇2011年的研究工作发表在《常州大学学报(自然科学版)》第23卷第1期，展示了在当时对左手材料光波导研究的前沿进展。通过这样的深入研究，我们可以预见在未来的光电子学和微波技术中，含色散左手材料的波导结构可能会扮演着越来越重要的角色。