宁夏大学学报（自然科学版）
寧夏大學學報（自然科學版）
저하대학학보（자연과학판）
2014年
2期
120-125
,共6页
杨涛%张卫平%曹瑞芳%田思文
楊濤%張衛平%曹瑞芳%田思文
양도%장위평%조서방%전사문
负折射材料%光线跟踪%超介质材料%波集中器
負摺射材料%光線跟蹤%超介質材料%波集中器
부절사재료%광선근종%초개질재료%파집중기
negative index materials%ray racing%meta-materials%wave concentrator
利用几何光学理论，引入了光线在超介质材料中的哈密顿量，通过求解光线运动方程，获得了光线在三维球形电磁波集中器内的传输轨迹，比较直观地解释了光线在超介质材料，尤其是负折射率材料中的传播过程。计算表明，只有在器件实际尺寸范围内的入射光线会受到影响。当包裹层内介电常数和磁导率为正时，只有在转换区域范围以内的入射光线进入被包裹核内；当包裹层为负折射率材料时，在器件实际尺寸范围内的入射光线都会进入被包裹核，并且随着压缩率的增加，核内的光线逐渐向中心轴线处靠近，实际光线占据的区域向中心轴缩小，核内其他区域由入射波的激发光线占据，并且在器件内部形成循环回路，此部分光线对器件外的光线传输无影响。给出了光线在超介质材料器件中传播轨迹的定量结果，对理解超介质材料中的电磁波传播行为有重要的参考意义。
利用幾何光學理論，引入瞭光線在超介質材料中的哈密頓量，通過求解光線運動方程，穫得瞭光線在三維毬形電磁波集中器內的傳輸軌跡，比較直觀地解釋瞭光線在超介質材料，尤其是負摺射率材料中的傳播過程。計算錶明，隻有在器件實際呎吋範圍內的入射光線會受到影響。噹包裹層內介電常數和磁導率為正時，隻有在轉換區域範圍以內的入射光線進入被包裹覈內；噹包裹層為負摺射率材料時，在器件實際呎吋範圍內的入射光線都會進入被包裹覈，併且隨著壓縮率的增加，覈內的光線逐漸嚮中心軸線處靠近，實際光線佔據的區域嚮中心軸縮小，覈內其他區域由入射波的激髮光線佔據，併且在器件內部形成循環迴路，此部分光線對器件外的光線傳輸無影響。給齣瞭光線在超介質材料器件中傳播軌跡的定量結果，對理解超介質材料中的電磁波傳播行為有重要的參攷意義。
이용궤하광학이론，인입료광선재초개질재료중적합밀돈량，통과구해광선운동방정，획득료광선재삼유구형전자파집중기내적전수궤적，비교직관지해석료광선재초개질재료，우기시부절사솔재료중적전파과정。계산표명，지유재기건실제척촌범위내적입사광선회수도영향。당포과층내개전상수화자도솔위정시，지유재전환구역범위이내적입사광선진입피포과핵내；당포과층위부절사솔재료시，재기건실제척촌범위내적입사광선도회진입피포과핵，병차수착압축솔적증가，핵내적광선축점향중심축선처고근，실제광선점거적구역향중심축축소，핵내기타구역유입사파적격발광선점거，병차재기건내부형성순배회로，차부분광선대기건외적광선전수무영향。급출료광선재초개질재료기건중전파궤적적정량결과，대리해초개질재료중적전자파전파행위유중요적삼고의의。
Based on geometric ray optics in anisotropic media,we obtained the ray propagation behavior in three-dimensional spherical electromagnetic (EM)wave concentrator.By introducing proper Hamiltonian and solving the equations of ray motion in concentrator composed of meta-materials,a very intuitive physical image about light trajectories is given.It is shown that only the incident light rays in actual size range of an EM device would be affected.When the permittivity and permeability of the coated layer are positive,the incident light in range r < R 3 would be transferred into the inner core.If they are all negative (NIM,meta-materials with negative refractive indexes),all the incident light rays in the actual size range (included in r < R 2 )would entered into the inner core.With the increase of the compression ratio s ,the light rays in inner core will approach gradually the center axis and the region occupied by the corresponding light is gradually compressed.The rest of space in inner core is occupied by the excited rays resulted from external incident wave excitation.The excited rays circulate in concentrator itself and have no effect on light propagation outside the device.Our work gave the light trajectories in meta-materials,especially in NIM,so it will provide important theoretical reference for researchers to understand the propagation behavior in meta-materials.
