【摘 要】
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近年来,由于表面波的激发和光子隧穿效应引起物体近场热辐射增强的现象引起了众多研究人员的注意。电磁超介质是一种人工材料,更是存在着电磁共振基元和负折射性等诸多独特的电
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近年来,由于表面波的激发和光子隧穿效应引起物体近场热辐射增强的现象引起了众多研究人员的注意。电磁超介质是一种人工材料,更是存在着电磁共振基元和负折射性等诸多独特的电磁特性。本文基于涨落耗散原理对电磁超材料的近场热辐射特性进行了详细的理论分析。首先,结合等效介质原理,运用S参数反演法数值模拟了开口环和金属线阵列电磁超材料以及金属-电介质-金属三明治平面结构的渔网状电磁超材料的电磁参数,给出了这两种电磁超介质的等效介电函数和磁导率的色散关系,为后续分析电磁超介质材料体系的近场热辐射特性。其次,结合涨落耗散原理考虑电磁超介质的电响应和磁响应,理论推导了电磁超介质热辐射特性的态密度(DOS)的表达式。并推导了电磁介质和真空界面的反射系数和透射系数的表达式。并与普通电介质不考虑磁效应时的辐射态密度作出了比较。最后,分析了两种典型的电磁超材料的近场辐射特性。以最早提出的开口环金属线阵列电磁超材料为例,分析了在电磁共振频率处态密度的辐射增强现象,分析了态密度随距离电磁超材料平面位置的变化规律,分析了辐射能流密度的近场辐射增强,进而揭示电磁超材料近场辐射增强的普适物理机制。进一步分析了更贴近实际工程技术的渔网状电磁超材料的近场热辐射特性,通过对渔网状电磁超材料结构参数的调节,考虑电磁超材料中表面等离子波的衍射效应,利用具有双负频段的等效磁导率,得到了渔网状电磁超材料辐射的频谱的扩展。
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