介观一维复合左/右手传输线量子效应及耗散量子机理的研究

Integration/miniaturization and low-dissipation are the trends and difficults in designing and application in microwave for one-dimensional composite right/ left-handed transmission lines(CRLH-TL). The proposal carried out the investigation after quantizing the mesoscopic CRLH-TL: (1)Investigation to the quantum effects and their infections on the unit and periodic equivalent circuits of mesoscopic CRLH-TL, including quantum fluctuations, squeezed effect, coulping effect,and including the manipulation of elements’ parameters on the left-handed equivalent circuits. ⑵Investigation to quantization mechanics of dissipation and its infections on the unit and periodic equivalent circuit of mesoscopic dissipative CRLH-TL,including the relations between the self-circuit parameters of the unit equivalent circuit, crystal lattice’s oscillation and quantum dissipation, the quantum effects of dissipation and their infections on the left-handedness and on the performance of the microwave wave applications based on the CRLH-TL.Then the quantum theory for the equivalent circuits and their dissipation will be obtained. Our proposal can not only provide theoretical direction for the designing of miniaturizing novel CRLH-TL,but also can provide scientific references and new strategy for the non-dissipation application in the microwave wave passive components based on the CRLH-TL.

集成化/微型化和低耗散是复合左/右手传输线(CRLH-TL)设计与微波应用的趋势和难点。本项目拟在量子化介观一维CRLH-TL等效电路的基础上：⑴研究等效电路的量子效应及其对等效电路左手效应的影响机制,包括研究等效电路的量子涨落、量子噪声、压缩效应、耦合效应、含时及稳态效应及其对单元、周期性等效电路左手效应的影响机制，电路参数对左手性等效电路量子效应的调控机制；⑵研究等效电路耗散的量子机制及其对等效电路左手效应的影响机理,包括研究单元等效电路电路参数、元件晶格振动与耗散产生的微观机制，耗散的量子效应及其对单元、周期性等效电路左手效应的作用机制、对基于CRLH-TL的微波无源器件性能的影响机制; 从而建立起介观一维CRLH-TL等效电路的量子理论和量子耗散理论。本研究不仅可为新型CRLH-TL的微型化设计提供理论参考；而且可为基于CRLH-TL的微波无源器件的低耗散应用提供科学依据和新策略。

本项目在量子化介观复合左右手传输线的基础上，开展了介观复合左右手传输线的量子效应及其对左手效应的影响机制、耗散的量子机理及其对左手效应的影响机制的研究工作。具体地，开展了介观等效电路的量子涨落、环境温度、量子压缩效应、电路参数对左手效应的影响机制的研究；揭示了电路参数电阻R、电导G所产生的耗散量子效应及其对等效电路左手效应的微观作用机制；研究了介观复合左右手传输线中左手效应的带宽问题，揭示出相比非平衡谐振条件，平衡谐振条件可以在更宽的频带范围内实现左手效应；在压缩态下，介观复合左右手传输线基于压缩角可实现单频的复合左右手性，且系统的负折射系数大小也可由其实现灵活操控；本项目提出的单频复合左右手传输线可能引起将来设计方案和概念上的创新。在本项目资助下，发表学术论文15篇，其中SCI收录期刊13篇(JCR二区2篇)，EI收录期刊1篇，会议1篇；另外还有1篇处于接收状态，3篇论文处于评审状态。参加国内学术会议4批次；项目申请人晋升为教授职称，2位青年教师晋升为副教授职称；培养硕士研究生6名（其中2人已经毕业，4人在读）。