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三维超材料的非线性电磁响应特性-哈尔滨工业大学学报
第42卷 第9期 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 Vol42 No9
2010年9月 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY Sep.2010
三维超材料的非线性电、磁响应特性
武立华,王政平,伍法美
(哈尔滨工程大学 理学院,哈尔滨 150001,wulihua@hrbeu.edu.cn)
摘 要:理论研究了埋入在非线性介质中的由金属线和谐振环构成的具有三维周期性结构的超材料的有效
电、磁响应,计算了该种超材料的有效磁导率和介电常数实部和虚部随外场的变化关系.结果表明,这种超材料
有效磁导率和介电常数的实部对外磁场的响应具有回滞效应.在一定条件下,这种结构的属性可在右手材料、
电单负材料与磁单负材料之间转换,且这种转换可适当选择在某些特定频率范围内的外磁场强度的方式控制.
关键词:超材料;非线性光学;回滞效应;有效磁导率;有效介电常数
中图分类号:O4372 文献标志码:A 文章编号:0367-6234(2010)09-1509-04
Effectivenonlinearelectromagneticpropertiesof3Dmetamaterials
WULihua,WANGZhengping,WUFamei
(CollegeofScience,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China,wulihua@hrbeu.edu.cn,)
Abstract:Wetheoreticallyanalyzetheeffectiveelectronicandmagneticresponsesofa3dimensionalnonlin
earcompositeconsistingofperiodicalarraysofwiresandsplitringresonators(SRRs)embeddedintoanonlin
eardielectric.Wecalculatethedependencesoftherealpartsandimaginarypartsoftheeffectivepermittivity
andpermeabilityofthestructureonthevaryingexternalmagneticfieldstrength.Wedemonstratethatboththe
realpartsoftheeffectivepermittivityandpermeabilityhavehysteresisstructures.Wealsodiscusstheswitc
hingofthecompositeamongrighthandedmaterials,epsilonnegativematerials,andmunegativematerialsun
derdifferentconditions,whichcanbecontrolledbyaproperchoiceoftheexternalmagneticfieldstrength(in
tensityofincidentelectromagneticwaves)inacertainfrequencyrange.
Keywords:metamaterials;nonlinearoptics;hysteresiseffect;effectivepermeability;effectivepermittivity
早在20世纪40年代,就有人提出了负折射 应地将同时具有正介电常数和正磁导率的介质称
[1] [2] 为双正材料(DoublePositiveMaterials,DPS).
的概念 .1968年,Veselago 报告了同时具有负
介电常数和负磁导率的介质 -双负材料(Double
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