若干变换光学器件的理论设计与物理特性研究

变换光学是由Maxwell 方程组在坐标变换下的不变性得到的。它建立了一个新的等效原理，把变换后的弯曲空间和电磁特异介质进行等效，从而达到对光的自由控制，因而可以用来设计各种具有特殊光学行为的特异介质器件，比如隐身衣等。本项目拟从已有的一些变换光学器件出发，研究它们的物理特性以及对其进行材料参数简化，以期为将来的实验设计提供理论基础，然后通过引入不同的拓扑学结构以及与广义相对论相结合的办法，设计新型的变换光学器件，具体的研究内容包括：（1）通过数值模拟验证共形变换隐身衣在波动光学下的完美隐形效果；（2）简化已有变换光学器件"透视镜"的材料参数；（3）通过不同的拓扑学结构，推广变换介质弯曲波导，设计新型的变换光学器件，并研究其特有的光学行为；（4）结合广义相对论，设计新型的变换光学器件"电磁黑洞"等，模拟真实星体现象。

在该项目的资助下，（1）我们首次发现基于共形变换的隐身衣不仅能在几何光学下工作，也能在波动光学下工作；（2）我们设计实现了首个幻觉光学的原型器件-“隐藏通道”；（3）我们利用简单的结构，设计了一个人工电磁黑洞；（4）我们设计了其它一系列的变换光学和超材料器件。