超常材料的非线性吸收特性及其可控性研究

损耗或吸收是超常材料的固有属性，对大多数实际应用来说也是要必须克服的。但损耗或吸收特性也可以被利用，如发展微波或光波吸收材料。本课题针对超常材料的损耗特性和其电磁特性的可人为设计性，提出开展超常材料非线性吸收特性及其调谐机制研究。探索超常材料非线性吸收的基本原理，揭示复合超常材料的非线性吸收特性跟超常材料的特征参数和嵌入物的电磁参数之间的定量关系，发现超常材料非线性吸收特性的调谐规律。在此基础上，提出并实现几种不同波段复合非线性吸收超常材料的具体构造方案，实验上演示微波段复合超常材料的非线性吸收特性。研究结果不仅对光/电磁波与超常材料的非线性相互作用等领域的研究具有十分重要的科学意义，同时对发展相应的电磁波或光波吸收材料或器件有重要应用价值。

损耗或吸收是超常材料的固有属性，对大多数实际应用来说也是要必须克服的。我们也可以利用超常材料的损耗。由于非线性超常材料电和磁响应、线性和非线性响应之间的耦合，会导致复杂的损耗或吸收特性，包括非线性吸收特性。本项目针对超常材料的损耗特性和其电磁特性的可人为设计性，开展了超常材料非线性吸收特性及其调谐机制研究。首先研究了超常材料非线性吸收的基本原理，建立了复合超常材料的非线性吸收系数与超常材料组成材料的物理参数之间的关系。研究发现超常材料的组成材料中含有的线性损耗，与超常材料的非线性极化和非线性磁化结合形成了较强的非线性吸收效应，而且色散磁导率对复合超常材料的非线性吸收系数产生了重要的影响。其次，研究了非线性吸收特性的调谐规律，以及材料的线性吸收、非线性吸收以及结构尺寸等对超常材料非线性吸收可调性的影响。最后，探索了微波段和光波段非线性吸收超常材料构造方案。利用Comsol软件模拟了基于金属导线阵列和金属开口谐振环阵列实现的微波段超常材料和基于渔网结构的光波段超常材料的等效介质电磁参数提取方法，提取出了复合超常材料的非线性系数和非线性吸收系数。