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1. 研究目的与意义

电磁理论中对矩形波导，圆柱形波导，带状线等波导中的波的存在形式进行推导，但是没有对一维负折射率的一维光子晶体进行推导。但是负折射率人工材料具有许多天然材料不具备的超常物理性质的人工复合结构和复合材料，具有广阔的潜在价值。在本课题中，我们首次提出该理论并进行分析尝试。多层人工介质中的TM和TE波的分离的研究在电磁隐身、电磁信号通道的选择、电磁信号相位的补偿等工程电磁学中有很广泛实际应用，同时也有利于制造出使用光而不是电子信号来处理信息的计算机和电子信息，甚至是隐形斗篷等

2. 国内外研究现状分析

近年来对于负折射率现象的理论与实验研究相当活跃，不仅有许多新奇的研究成果发表，而且预期在很多领域都有这潜在的重大应用。.负折射率材料（左手材料）这种新型材料的非常之处,在于其负的介电常数和磁导率使得主导普通材料行为的许多物理特性产生逆变。所谓负折射率是指当介电常数ε和磁导率μ同时为负值的时候，折射率n为负值。首先提出负折射率概念的是前苏联物理学家Veselag。1968年，在前苏联一个学术刊物上发表了一篇论文，首次报道了他在理论研究中对物质电磁学性质的新发现，即:当ε和μ都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料，同时指出，电磁波在左手材料中的行为与在右手材料中相反，比如光的负折射、负的切连科夫效应、反多普勒效应等等。

光子晶体属于新兴的人工特异性电磁材料，各国专家都对它的性质有非常浓厚的兴趣，关于此材料的性质的文章也日渐增多，极具发展潜力光子晶体是人工电磁特异性材料之一，光子通禁带的研究是近几年左手材料的理论研究成果，电磁理论中对矩形波导，圆柱形波导，带状线等波导中的波的存在形式进行推导，但是没有对一维负折射率的一维光子晶体进行推导。但是负折射率人工材料具有许多天然材料不具备的超常物理性质的人工复合结构，具有广阔的潜在价值。

3. 研究的基本内容与计划

在本文中，我们把正折射率材料和负折射率材料交叉地周期性排列在一起，形成一种新型的一维光子晶体，运用色散关系和光学传输矩阵理论，深入研究了含负折射率材料以为光子晶体的通禁带特性。

我们首先由麦克斯韦方程组出发分析出二维波导一般的传输特性，再由二维边界条件求出波导中存在的波的形式，尝试观察TE,TM的形式，用仿真软件模拟出TE,TM波在一维光子晶体中的分布，观察是否可以存在单一的波的存在，从而达到分离的目的。

4. 研究创新点

电磁理论中对矩形波导，圆柱形波导，带状线等波导中的波的存在形式进行推导，但是没有对一维负折射率的一维光子晶体进行推导。但是负折射率人工材料具有许多天然材料不具备的超常物理性质的人工复合结构和复合材料，具有广阔的潜在价值。在本课题中，首次提出该理论并进行分析尝试。多层人工介质中的TM和TE波的分离的研究在电磁隐身、电磁信号通道的选择、电磁信号相位的补偿等工程电磁学中有很广泛实际应用，同时也有利于制造出使用光而不是电子信号来处理信息的计算机和电子信息，甚至是隐形斗篷等

该作品来源于2012年南京林业大学大学物理研究型教学课题项目，瞄准目前电磁学中人工电磁材料这一前沿科学，分析了填充各向异性的人工电磁材料中的TM和TE波传播的情况。作品不仅具有理论意义，而且在电磁隐身、电磁信号通道的选择、电磁信号相位的补偿等工程电磁学中有很广泛应用。作者将教师的指导下从模型的确立、理论的的推导、数值仿真以及分析等都独立地开展了研究，积极查阅参考文献，了解课题的国内外动态。另外，作者能熟练地使用fortran语言，处理数值仿真问题。熟练使用matlab、comsol等软件，作为电子专业的大四学生，有扎实数学和物理基础，以及电磁理论知识，擅长数理理论分析和推导。此前，作者对电磁特异性材料做过大量的文献阅读工作，同时前期做过相关的电磁特异性材料的理论研究工作，有一定的研究基础。该项目基于电子电工和物理实验两个开放的实验中心，有小型的计算机工作站两台，满足实验仿真的要求。