中文摘要：

本项目研究了各向异性人工电磁材料构成的波导结构中电磁波的传播行为，研究对象包括平板波导和圆柱波导两类。研究利用特征方程对波导中电磁波的传播模式进行了理论分析，以时域有限差分（FDTD）方法进行了全波仿真，计算了波导中的能量传播速度，发现在波导几何尺寸和材料参数满足特定条件时，两类波导都能够支持慢波传输，并解释了慢波产生的物理机理。据此，设计了厚度/半径渐变的新型波导，可实现减慢电磁波传播速度甚至令电磁波完全停止的功能。项目组还进一步分析讨论了各向异性人工电磁材料的损耗对慢波传输的影响，并提出了在芯层引入增益介质补偿重新实现慢波传输的关键方法。项目组提出了以银、二氧化硅等材料组成的金属/介质多层结构实现各向异性人工电磁材料，并将其用于构建慢波波导的方法，实际分析了数种以此方法构建的慢波波导，证明这是一种可行、简便的实现方法。项目组还分析了以单负介质作为外包裹层的圆柱波导中的电磁波传播行为，发现其中存在慢波模式，为实际制造慢波波导提供了一种简单可靠的思路。项目研究成果已在Optics Express、Optics Letters等刊物发表，并被Nature China网站关注报道。