液体表面波与共振型周期结构的相互作用研究

超构材料是光子晶体研究产生的一个新的分支，它由亚波长的金属型共振单元构成，可以用等效介质参数来描述。通过人工设计，超构材料可以具有普通材料所没有的电磁参数（如负的磁导率）。利用超构材料可以实现许多奇异的物理现象（如负折射和隐身）。本项目拟把超构材料概念拓展到液体表面波中，设计、制作可以调控液体表面波的超构材料（共振型周期结构）。我们将利用理论推导、数值模拟和实验测量的手段，测试不同的结构和参数，以期观察到低频共振带隙、负的等效参数等超构材料所特有的现象。本项目对共振结构的研究，不仅将拓宽人们对超构材料的认识，还将为更好地保护海上建筑和提高海浪能发电效率等问题提供理论依据。

本项目的研究计划要点是：研究液体表面波与共振型周期结构的相互作用；重点研究用C行管阵列实现液体表面波中的负等效重力；给出相应的解析理论、数值模拟和实验验证。. 在项目执行期间（2011.1-2013.12），我们顺利完成以上研究任务。我们研究了液体表面波在C型环阵列中的传播。我们发现了一个低频的液体表面波禁带，其中等效重力小于零。解析理论、数值模拟和实验验证都支持了这一结论。在这方面，申请人以第一作者身份发表两篇文章：Phys. Rev. Lett. 106, 174501 (2011); Sci. Rep. 3_1916_2013。此外，受到上述研究的启发，我们还在光学微纳结构方面做了一些研究，包括光子石墨烯结构中的慢光效应、光学微管共振腔、反常的光栅衍射效应，以及增强量子阱红外探测器的金属光栅设计。在这方面，申请人以通讯作者身份发表5篇文章。这些工作，为我们开展新的研究工作打下基础。