1、左手材料（Left-Handed Materials）及其发展、应用前景,毛建军,报告内容,一、左手材料介绍,二、左手材料的应用,A、天线方面的应用,B、微波器件方面的应用,左手材料的历史,1968 年，前苏联科学家 Veselago VG 首次提出左手材料的概念并在理论上对其性质进行了研究。1996 年 Pendry 提出了金属线周期结构，这种结构可使介质的介电常数为负。2001 年，加州大学San Diego分校的Smith等物理学家制造出在微波波段具有负介电常数和负磁导率的物质，证明了负折射材料的存在。,随后左手材料研究取得重大突破，并被Science 评为2003年度、2006年度十大
2、科技进展之一。,左手材料的原理,welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience,Conventional materials: 0 ; 0,Left-Handed Materials:0 ; 0,左手材料中, 坡印亭矢量和波矢量的方向相反, 也即能量与相位的传播方向是相反的,左手材料的Smith 结构,SRRs ( Split-Ring Resonator) for negative ,Wire for negative ,左手材料的性质,负折射率,逆多普勒效应,完美透镜效应,
3、负折射率,逆多普勒效应,在右手材料中，反射面相对于波源后退时，观察到的反射波的频率会减小，这就是多普勒效应。但在左手材料内，电磁波的相速度和群速度方向相反，观察者接受到的反射波的频率会增加，这就是逆多普勒效应,完美透镜效应,物体的精细信息储存在消失波里，由于普通透镜对消失波的衰减因而只能观测到物体的大概信息；,完美透镜可以将消失波传递并放大，使人们可以观测到物体表面的精细信息。,有关应用可以制做隐形衣,二、左手材料的应用,天线方面的应用,利用左手材料对电磁波的负折射效应制作的左手材料平板透镜可以实现对天线辐射电磁波波束的会聚，减小天线的半波瓣宽度，提高天线的方向性。,左手材料还可替代微带天线的
4、传统介质基板，利用其对表面波的抑制来减少边缘散射，提高天线辐射效率。,由于微波段左手材料”的结构单元尺寸与谐振波长之比可达1/10并且可以通过电路板印刷的方式来实现因此有利于实现易共形、重量轻的高方向性天线的设计。,左手材料作为微带天线的覆层,加载Fishnet覆层的高增益天线示意图,Fishnet覆层单元结构,左手材料作为天线覆层左手材料作为天线覆层，其作用与光学领域的凸透镜原理类似，穿过其中的电磁波受其零折射率或低折射率影响，能够在垂直覆层方向附近的小角度产生电磁波的汇聚，而在其他方向被限制传播。合理地选取左手覆层，将会实现凸透镜将点源发散光汇聚成平行光的类似作用，从而显著地改善了天线的方
5、向性，提高了天线的前向增益。,左手材料嵌入到微带天线的介质层,单元天线的研究,方向图比较,左手材料微波器件方面的应用,左手材料中能量与相位传播方向相反，利用左手材料可以实现对右手材料的相位补充。,开放式谐振腔,新型滤波器,新型耦合器,开放式谐振腔,一线源位于A 点, 电磁波经左手材料的折射又回到点, 形成谐振腔,电磁波的能量主要被限制在中心区域, 形成一个开放式谐振结构,新型滤波器,利用基于左手传输线的新型谐振器, 可以构成具有谐波抑制功能且结构紧凑的新型滤波器,工作频率为4 .5 GHz, 尺寸为1. 4 cm, 对于传统的半波长电容耦合滤波器, 尺寸至少要4 cm 以上。,新型耦合器,传统微带双线耦合器下耦合度达不到很高, 很难高于- 10 dB。UCLA 研究小组根据CRLH 的特殊性质提出了一种新的耦合机制 , 从理论上能实现100% 的紧耦合。根据这种耦合机制设计制作了对称型和不对称型耦合器,对称型耦合器,不对称型耦合器,Thank you!,
