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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂旻洲
研究生(外文):Min-Chou Lu
論文名稱:準材料(meta-material)微波特性之分析與探討
論文名稱(外文):Study on Meta-materials with Wideband Negative Permittivity and Permeability
指導教授:陳志隆陳志隆引用關係
指導教授(外文):Jyh-Long Chern
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:物理學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:負折射率準材料
外文關鍵詞:meta-materialindex of refractionnegative
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在這篇論文中,我們首先介紹Veselago在1968年所提出的一篇論文,此篇論文是首次有人提出有關於負折射率的想法。大約30年後,Pendry提出用金屬線狀結構及不連續環的結構可以分別獲得等效的負值介電係數εr與導磁係數μr,而在2001年USCD的研究群R.A. Shelby, D.R. Smith, S. Schultz發表了結合這兩種結構的人造材質,首次在實驗上證實了負折射率的存在。同樣地在2001年,S.A. Tretyakov 提出了利用極化率與主動電路可能能獲得較寬的工作頻寬的觀念,我們在此對此觀念做了更深入的探討,設計實驗,提出實驗設計考量,並利用LabVIEW來模擬結果。
We reviewed the first work of the negative index of refraction by Veselago in 1968, which derive the negative index of refraction from Maxwell’s equations mathematically. In 2001, by taking the advantage of Pendry’s metal wires and split ring resonators structures, a research group of USCD, R.A. Shelby, D.R. Smith, S. Schultz, first confirmed the existence of the negative index of refraction experimentally. Also in 2001, S.A. Tretyakov said that with active circuit, we may find wide-band negative index of refraction. We investigated the method of Tretyakov, tried to design the experiment and simulated with different sets of parameters to scale for wide-band working range.
第一章 準材料(meta-material)的介紹…………...……………………...1
1-1 引言………………………………………………………………….1
1-2 材料的演進與人造材料的產生………………………………….…1
1-3 準材料材質的特性………………………………………………….3
1-4 準材料材質中的負折射率材質…………………………………….6
1-5 本論文的研究動機及論文架構…………………………………….7
第二章 負折射率材質的歷史回顧……………………………………12
2-1 負折射率材質的源起……………………………………………...12
2-2 理論基礎…………………………………………………………...12
2-3 電磁波在LHM與一般材質的界面的邊界條件問題…………….13
2-4 負折射率的定義及物理意義……………………………………...14
第三章 寬頻段的負折射率材質研究…………………………………20
3-1 現今的負折射率材質的發展……………………………………...20
3-2 利用主動電路來改善頻寬………………………………………...22
3-3 理論分析…………………………………………………………...23
3-4 修改散射分子的幾何結構………………………………………...26
3-5 實驗可能之檢驗…………………………………………………...28
3-6 阻抗反轉器………………………………………………………...32
第四章 實際設計寬頻帶負折射率材質的考量………………………36
4-1 微波波源…………………………………………………………...36
4-2 阻抗反轉器的實驗………………………………………………..37
4-3 電路板設計………………………………………………………...40
4-4 參數試算…………………………………………………………...42
4-5 電路設計與數值模擬……………………………………………..47
4-6 實作的其他考慮…………………………………………………..54
4-7改善頻寬的考量…………………………………………………...59
第五章 結論……………………………………………………………70
附錄A 具有旋轉光偏振方向能力的準材料…………………………72
附錄B LabVIEW程式………………………………………………..79
附錄C 重要公式及參數表……………………………………………87
V. G. Veselago, “The Electrodynamics of Substances with Simultaneously Negative Values of ε and μ,” Sov. Phys. Usp. 10, 509-514, 1968
J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Swewart, and I. Youngs, “Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures,” Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776, 1996
J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Swewart, “Magnetism from Conductors and Enhanced Nonlinear Phenomena, ”IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47, 2075-2084, 1999
R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, “Experimental Verification of a Negative Index of Refraction,” Science 292, 77-79, 2001
S. A. Tretyakov, “Meta-materials with Wideband Negative Permittivity and Permeability,” Microwave and Optical Technology Letters 31,163-165, 2001
S. A. Tretyakov, “Analytical Antenna Model for Chiral Scatterers: Comparison with Numerical and Experimental Data,” IEEE Trans. Antennas Propagation 44,1006-1014, 1996
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