基于FDTD的左手介质平板负折射特性分析

基于FDTD的左手介质平板负折射特性分析 本文主要介绍了基于FDTD的左手介质平板负折射特性分析。左手介质是一种特殊的材料，具有负折射率的特性，可以实现负折射和完美成像。文章通过对冷等离子体模型左手介质中传统的时域有限差分算法进行改进，推导出二维TE模电磁波在左手介质平板中的时域差分方程，并通过编写的改进算法Matlab程序，对左手介质平板的负折射特性和完美成像现象以及电磁平板聚焦现象进行数值仿真。 左手介质的概念最早由Veselago在1968年提出，指出当介质的折射率小于零时，在正折射介质和负折射介质的界面处，折射光线与入射光线位于界面法线同一侧，即发生负折射。左手介质的研究在很长一段时间里并未引起人们重视，但后来Pendry的研究发现，左手介质中传播的倏逝波振幅会被放大，它所包含的亚波长信息全部被保留下来，因而该棱镜突破了衍射极限的限制，达到亚波长分辨率的完美成像。 时域有限差分法（FDTD）是一种主要的电磁场时域计算方法，最早由YeeKS在1966年提出。这种方法通过将Maxwell旋度方程转化为有限差分式而直接在时域求解，通过建立时间离散的递进序列，在相互交织的网格空间中交替计算电场和磁场。FDTD法的一个关键问题是吸收边界的处理。吸收边界的效果直接关系到FDTD计算的正确性和精确性，吸收边界（PML）条件的概念是由Berenger于1994年提出。 本文的研究结果表明，基于FDTD的左手介质平板负折射特性分析可以实现负折射和完美成像，具有广泛的应用前景。同时，本文也讨论了FDTD法在左手介质平板中的应用，包括时域有限差分方程的推导、Matlab程序的编写和数值仿真的结果。 关键词：左手介质；负折射；时域有限差分法；FDTD；电磁场计算。