新型人工电磁媒质的等效媒质理论、设计方法与实验研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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新型人工电磁媒质的等效媒质理论、设计方法与实验研究

项目名称：新型人工电磁媒质的等效媒质理论、设计方法与实验研究
项目类别：重大项目
批准号：60990322
申请代码：F010612
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：冯一军
负责人职称：教授
依托单位：南京大学
批准年度：2009

中文摘要：

新型人工电磁媒质是当前电磁学、凝聚态物理、光学等学科的重要前沿研究课题，它具有自然界中现有材料所不具备的特殊电磁参数，为电磁波传播和调控提供了更多自由度，对于促进通信、国防和医疗等领域的国家重大需求发展，具有重要的理论和应用意义。本课题作为重大项目的第二课题，开展新型人工电磁媒质的有效分析理论、设计方法和实验研究，研究内容对其他几个课题起到承接作用，保证了整个项目总体研究目标的顺利完成。具体研究内容包括发展具有普适性的新型人工电磁媒质的等效媒质理论，准确描述新型人工电磁媒质的电磁特性；分析新型人工电磁媒质的电磁机制，设计和优化宽带、低损耗媒质结构单元，为新型电磁调控器件的设计和实现奠定基础；开发快速准确的CAD设计算法，实现新型人工电磁媒质的自动化设计；建立微波、太赫兹波段人工电磁媒质的制备及表征实验方法，为新型电磁结构、器件的加工和测试服务。

中文主题词：人工电磁媒质；等效媒质理论；电磁吸波材料和结构；电磁隐身衣；太赫兹器件

英文摘要：

metamaterial；effective mediun theory；electromagnetic wave absorber；invisibility claok；terahertz device

英文主题词： metamaterial；effective mediun theory；electromagnetic wave absorber；invisibility claok；terahertz device

结论摘要：

本课题重点开展新型人工电磁媒质的有效分析理论和设计方法实验研究。目标是发展具有普适性的新型人工电磁媒质的等效媒质理论，准确描述新型人工电磁媒质的电磁特性；分析新型人工电磁媒质的电磁机制，设计和优化宽带、低损耗媒质结构单元，为新型电磁调控器件的设计和实现奠定基础；开发快速准确的设计算法，实现新型人工电磁媒质的自动化设计；建立微波、太赫兹波段人工电磁媒质的制备及表征实验方法，为新型电磁结构、器件的加工和测试服务。通过本项目四年的实施，我们建立了有效描述层状结构等人工电磁媒质的等效媒质理论，并在其指导下设计了波导、隐身结构等多种新型人工电磁媒质电磁功能器件；开发了快速准确的人工电磁媒质单元和结构设计方法；通过理论、分析、设计、实验验证，提出了一系列宽带、低损耗人工电磁媒质单元和相应的电磁波功能器件，如多频带、宽带人工电磁媒质吸波材料和结构，可调节、可切换微波吸波结构，新型导波结构、电磁波单向传输和非互易传输结构，有源增益和非线性人工电磁媒质结构，磁共振结构和相关原型器件，新型超透镜和成像器件，电磁场增强和场力增强人工电磁媒质结构，新型宽带电磁隐身衣和隐身地毯结构、太赫兹波段人工电磁媒质结构等等。建立了系统的微波和太赫兹波段人工电磁媒质的制备加工及其表征测试方法和实验平台，开展了大量的实验验证和器件性能表征实验工作。另外，我们还在可见光波段的宏观隐身衣结构、“模拟电磁波黑洞”、人工电磁媒质中的逆切伦科夫辐射、人工电磁媒质在核磁共振成像增强等前沿方向取得突破，研究工作受到国内外各界的广泛关注和积极评价，即取得了高水平的科学成果，有获得了良好的社会效果。项目在4年的实施中，发表SCI论文85篇，其中在Nature Photonics（1篇）， Nature Communications（1篇），NPG Asia Materials（1篇）, Physics Review Letters（2篇）, Scientific Reports（5篇）等国际顶级刊物上发表多篇论文，在国际会议上做邀请报告26篇，申请国家发明专利7项，授权4项。

成果综合统计