中文摘要：

对新型人工电磁媒质的研究极大地拓展了电磁波的传统理论，并且伴随着理论的发展诞生了一大批前所未有的实际应用。因此对新型人工电磁媒质的研究具有理论和实际两方面的重要科学意义。本课题将针对新型人工电磁媒质对电磁波的调控机理展开研究，这是整个重大项目的基础，将起到为其他课题提供新理论、新想法和新设计的作用。为此我们将开展如下研究1）应用复杂光学变换开展新型人工电磁媒质对电磁波调控理论的研究；2）三维非均匀各向异性媒质的快速分析方法；3）任意形状隐身装置和新型电磁器件的设计理论和方法；4）基于人工电磁媒质的慢波理论及实现方法的研究；5）新型人工电磁媒质增强电磁波吸收的理论及实现方法的研究；6）新型人工电磁媒质对太赫兹电磁波的极化、传播方向的调控理论与实现方法的研究；7）对金属表面等离子体激发的调控理论与实现方法的研究；8）新型人工电磁媒质中磁共振对电磁波的非线性调控效应的研究。

结论摘要：

本项目针对新型人工电磁媒质对电磁波的调控机理展开研究，取得了以下几个方面的研究成果1）利用具有梯度性质电磁参数的非均匀人工电磁媒质实现了电磁波传播波到表面波的完美耦合，并基于该体系设计和实现了如超薄平面会聚反射镜和光波段高效宽频异常反射镜等高性能功能器件；2）利用常规的均匀人工电磁媒质实现了对电磁波传播行为的有效调控，其中包括偏振状态，透射行为，传播方向和吸收特性等方面的调控；3）系统地研究了等离激元特异介质体系对电磁波的有效调控机理，并利用该体系设计和实现了如亚波长成像，超薄慢波体系，光和物质相互作用增强和具有放大效果的超成像等奇异物理现象；4）建立了色散光子体系的紧束缚耦合理论，为深入理解电磁耦合现象背后的物理提供了有力的理论工具；5）利用变换光学理论和人工电磁媒质理念，实现了一批性能优越的光学器件，如共型表面等离子体传输器，虚拟变换和缩小器件，高定向性平板透射天线，直流隐形器等；6）通过与国内外合作者的拓展研究，我们完成了对不同体系特异介质的理论和实验研究，如三维垂直单元磁响应特异介质，多面六面体氧化锌微型盘/管体系，基于碳纳米线圈的可调微波吸波材料等。在本项目支持下，共发表SCI 学术论文73篇，其中包括Nature Materials 1篇，Nano letter 2篇，ACS Nano 1篇，P.N.A.S. 1篇，Advance Materials 1篇，Advanced Functional Materials 1篇，Advanced Optical Materials 1篇，Opt. Lett. 2篇，Opt. Express 12篇， Appl. Phys. Lett. 16 篇，Phys. Rev. 系列4篇，Plasmonics 2篇等论文，应邀38次在国际学术会议上做邀请报告，二十余次作为组委会委员参与相关国际会议组织，并于2011年成功主办了5th International Conference on Nanophotonics（参会人数超300人）。本项目研究成果受到国际同行的热点关注，如我们关于梯度特异介质表面的系列工作发表不到两年总引用次数就超过110次；发表在Appl. Phys. Lett. 上关于光波段完美吸收的工作SCI他引次数已达190多次，等等。