新型光电超材料的设计与合成+文献综述(3)
1.2.2 光子晶体构型
在光子晶体中传播的电磁波，它的能量将以能带的方式存在。在两个能带之间将产生能带间隙，也叫做光子间隙，由于间隙中的光子无法经过光子晶体，那么该电磁波将会于某些频率范围内体现禁带的性质。理论和实验证实通过调整光子晶体的几何尺寸和介电常数同样可以实现左手材料的某些异常与普通材料的性质［１６，１７］，所以光子晶体也能看成是为另一个类型的光电超材料。尽管光子晶体是由人造而成的一种周期材料，但它的原理和结构型的光电超材料是几乎完全不同的，光子晶体的原理是依据布里赫定理，它们之间的区别主要是它们的相对波长的尺寸大小不一样。在负折射率性能的使用上，光子晶体型的材料比结构型的材料损耗要比较的低，原因是光子晶体的负的折射性不用借助电磁的谐振，因此光子晶体被许多学者所喜爱。
1.2.3 传输线构型
还有一种形式的光电超材料是复合左右手传输线。在复合左右手传输线中传播的电磁波，将会在某个频率内体现出一定的左手性质，出了这个频率范围，它的传播将会表现出一定的右手性质。传输线理论的电路理论是基于分布参数的，主要用在解析高频的微波网络和微波传输线，能够用电容和电感电路的分布模型来等效复合左右手传输线，这意着我们能采用电容和电感的串并联电路来完成左手性质，只需改变电路中的电容以及电感就能使左手特性频率的区间发生变化。一位名为Eleftheriades分析了左手材料同时认为它能够等效为传输线模型［１５］，也就是说结构型的光电超材料也能用传输线理论分析。传输线有损耗低与连续性的性质，因此采用混合左右手传输线模型来制造的光电超材料比结构型的光电超材料有更宽的带宽并且损耗更低的优点。
1.3 光电超材料现状
近些年，因为光电超材料的有一些独特的物理性质，所以它在电磁学、光学以及生物学等许多方面有着非常大的应用，不管是光电超材料结构的分析以及其组成物质的分析，还是超材料的制造与使用，均受到高度的关注。自从Professor Smith研发出开口谐振环（SRR）还有金属棒的周期阵列(Rod阵列)能够有负折射率的性质后，有很多学者就在该结构的基础上，设计了很多其他的结构，比如Y型的结构［１８］、类H结构［１９］还有一些各种类型的渔网结构［２０］等等，均可以获得光电超材料的左手性质。
再者，人们对于光电超材料的研究的波段范围也发生了很大的改变，一开始主要集中于微波波段的研究，后面慢慢扩展到了光波段等其他波段的研究。例如在医科上的成像、近距离的通信、吸收波的材料［２１］和一些生物探测［２２］等，有着非常广泛的使用前景。而且学者们不只是对更高的频率进行探索，还特别专注一些结构显得特别复杂的光电超材料模型的研究。研究员也特别想能对新型的超材料的一些特性进行人为的控制，将它们变为一种可以控制的材料，以便更好得利用。比如使用外加的电磁场，红外线等进行控制调整，来让光电超材料用在一些可以人为调控的器件上面。
现在，光电超材料的一些独特的性质慢慢的应用到了光学、力学等的一些材料当中，还取得了一些有用的实物效果。比如像隐身衣［２３］、以及各种光学的变换［２４］还有超级透镜[２５］等等。
1.4 本文的研究内容
本文主要通过对光电超材料的结构与电磁性能之间的关系，来设计合成出具有例如负反射率性质的新型的超材料。由于左手材料具有负折射率的性质，因此主要通过对左手材料的分析，通过调研左手材料的结构与性质之间的影响，经过理论分析设计出新型的光电超材料。本文的结构如下：