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基于坐標(biāo)變換方法，根據(jù)對(duì)電磁透明體性能的要求，建立了原空間和變換空間的坐標(biāo)變換關(guān)系，使用解析方法導(dǎo)出了透明體介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的表達(dá)式，仿真了其性能；基于逆數(shù)值方法，在不需要知道坐標(biāo)變換的前提下，設(shè)計(jì)了任意形狀的外斗篷、聚焦器、旋轉(zhuǎn)器等器件，豐富了超材料電磁器件的設(shè)計(jì)方法；建立了二維超材料平面電磁透鏡的LC網(wǎng)絡(luò)模型，編寫了相關(guān)核心程序，并通過仿真進(jìn)行了證實(shí)，為設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀器件奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

超材料（Metamaterials）是最近出現(xiàn)的一個(gè)新的學(xué)術(shù)詞匯，它是一種介電常數(shù)、磁導(dǎo)率可為正、零、負(fù)、無窮小或者無窮大的人工材料，它包括左手材料、零電材料、零磁材料以及其它極端電磁參數(shù)材料。它具有許多奇異的電磁特性，例如，負(fù)折射、完美透鏡、逆多普勒效應(yīng)等。超材料是國(guó)內(nèi)外電磁學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)研究的一個(gè)重要方向和熱點(diǎn)，如左手材料的發(fā)現(xiàn)被《Science》雜志評(píng)為十大科學(xué)進(jìn)展(2003年)，基于左手材料思想設(shè)計(jì)的梯度超介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電磁波隱形被《Science》雜志評(píng)為年度十大科技突破之一(2006年)，著名的雜志《Materials Today》將超材料與半導(dǎo)體一起列為過去50年材料科學(xué)研究的十大進(jìn)展(2008年)，《Science》雜志將超材料列為過去十年的十大科技突破之一(2010年)。超材料是電磁學(xué)理論發(fā)展史上的重要事件，為經(jīng)典電磁學(xué)理論開辟了嶄新的研究空間，其重大的科學(xué)意義及巨大的應(yīng)用前景對(duì)未來通信、雷達(dá)、國(guó)防、微電子、醫(yī)學(xué)成像等科技和社會(huì)發(fā)展將產(chǎn)生極為重要的影響。
在超材料理論和實(shí)驗(yàn)研究中，設(shè)計(jì)超材料電磁器件是一個(gè)重要的研究方向，目前設(shè)計(jì)方法主要有三類：
(1) 解析方法
解析方法最早是由Pendry和Smith等人提出的，他們首次用這種方法設(shè)計(jì)了電磁斗篷，自此之后，關(guān)于電磁斗篷的研究成果如雨后春筍般地出現(xiàn)，各種不同形狀的電磁斗篷紛紛問世。同時(shí)，除電磁斗篷外，基于坐標(biāo)變換的其它新型電磁器件相繼被提出，例如，透明體、聚焦器、超散射體、超吸收體和外斗篷等。最近，我們?cè)O(shè)計(jì)了任意形狀的電磁透明體，詳細(xì)研究了其電磁性能，并探討了其在天線保護(hù)中的應(yīng)用。
用解析法設(shè)計(jì)電磁器件，必須根據(jù)原空間和變換空間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系求出雅克比矩陣，并根據(jù)Maxwell方程組的形式不變性原理導(dǎo)出材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的表達(dá)式。實(shí)踐證明，這種方法具有很大的局限性，只有在已知原空間和變換空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系的前提條件下才能進(jìn)行求解，并且對(duì)于模型邊界不能用一個(gè)連續(xù)函數(shù)來表示的復(fù)雜電磁器件，則難以獲得其材料參數(shù)的解析表達(dá)式。因此，探討新的電磁器件設(shè)計(jì)方法具有重要的意義。
(2) 逆數(shù)值方法
2009年，胡進(jìn)等人提出了通過求解拉普拉斯方程來設(shè)計(jì)電磁器件的逆數(shù)值方法，并基于此方法設(shè)計(jì)了電磁斗篷。最近，我們擴(kuò)展了該方法，用逆數(shù)值方法設(shè)計(jì)了任意形狀的外斗篷、聚焦器、旋轉(zhuǎn)器等多種電磁器件，詳細(xì)研究了它們的電磁性能，同時(shí)探討了它們的應(yīng)用前景。
與解析方法比較，采用逆數(shù)值變換法，不需要提前知道原空間和變換空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，即可借助于偏微分方程的求解獲得超材料電磁器件的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率分布，極大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。
(3) 傳輸線法
2002年，Eleftheriades等人采用傳輸線實(shí)現(xiàn)了左手材料，此后，傳輸線法被大量使用，例如，Iyer等基于傳輸線結(jié)構(gòu)研究了電磁聚焦現(xiàn)象，Itoh等提出另一類傳輸線實(shí)現(xiàn)左手材料的方法。最近，我們建立了二維超材料平面電磁透鏡的LC網(wǎng)絡(luò)模型，編寫了相關(guān)核心程序，與現(xiàn)有基于ADS軟件的設(shè)計(jì)方法比較，該計(jì)算方法具有速度快、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
作品的主要工作如下：
(1) 基于變換光學(xué)的方法，導(dǎo)出了任意形狀電磁透明體原空間和變換空間的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的表達(dá)式，并利用COMSOL軟件作了全波仿真，證實(shí)了所設(shè)計(jì)電磁器件的性能。
(2) 基于拉普拉斯方程采用逆數(shù)值方法設(shè)計(jì)了任意形狀的外斗篷、聚焦器、旋轉(zhuǎn)器、移相器、超散射、超吸收等電磁器件，證實(shí)了該設(shè)計(jì)方法的有效性和通用性。
(3) 基于傳輸線理論，建立了二維超材料平面電磁透鏡的LC網(wǎng)絡(luò)模型，編寫了程序，進(jìn)行了仿真，實(shí)驗(yàn)工作正在進(jìn)行。
我們相信本論文有助于超材料電磁器件的設(shè)計(jì)，并促進(jìn)超材料理論和技術(shù)的推廣應(yīng)用。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎(jiǎng)
本作品在2011年**大學(xué)學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得特等獎(jiǎng)。本作品的部分研究?jī)?nèi)容已整理成英文論文，共3篇論文，發(fā)表情況如下：
1、在國(guó)際會(huì)議3rd International Conference on Computer and Network Technology—ICSDDP（EI刊源會(huì)議論文）上發(fā)表，項(xiàng)目成員為第一作者。
2、被2011海峽兩岸四地?zé)o線電技術(shù)研討會(huì)（EI刊源會(huì)議論文）收錄，項(xiàng)目成員為第一作者。
3、在Applied Physics A（SCI刊源期刊論文）上發(fā)表，項(xiàng)目成員為第四作者。