可見光波段的生物分子隱形技術(shù).pdf

1、光學(xué)變換因其能夠利用坐標(biāo)變換隨意控制電磁波的傳播而受到廣泛的關(guān)注。在過去的十年中，人們致力于用變換光學(xué)裝置來使電磁波隱形，這要得益于電磁超材料的快速發(fā)展。盡管基于這個目標(biāo)取得了很多成果，但隱形的效果依然受到阻礙。這是因?yàn)榇穗[形方法的坐標(biāo)變換需要高度各向異性的且非均勻的電磁材料，而這些電磁材料使在實(shí)際設(shè)備中變換光學(xué)的工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化。
　　表面波隱形的新的概念已經(jīng)漸漸產(chǎn)生一個全新的變換光學(xué)隱形的研究方向，其旨在按照意愿隨意的隱形電磁表

2、面波。第一種隱形方法遵循坐標(biāo)變換原理，需要各向異性材料，這導(dǎo)致了漏波輻射損耗。第二種方法為地毯隱形原理，但是與波長相比，此方法的隱形尺寸較大。除了這個問題之外，有些地毯表面波隱形是單向性的，這無疑限制了其實(shí)際應(yīng)用的可能性。第三種表面波隱形方法是非傳統(tǒng)的表面波彎曲方法。當(dāng)這些設(shè)計顯示其可以得到能使表面彎曲進(jìn)而隱形的各向同性的全方位的表面波隱形時，其僅僅適用于千兆赫茲區(qū)域的隱形。而在光學(xué)中對電磁波的幅度或者相位無干擾的情況下平穩(wěn)的控制隱形物

3、體周圍的光波具有很大的需求。
　　本文首先介紹了光學(xué)變換理論中的等弧長方法，分析計算半球形、錐形、拋物線形、余弦形和半橢球形模型結(jié)構(gòu)，采用歸一化的方法對模型中的折射率分布進(jìn)行歸一化處理。為了方便計算，將底板的折射率設(shè)為1，從而計算出不同模型的折射率分布。借助多物理場仿真軟件(COMSOL Multiphysics)對不同結(jié)構(gòu)的尺寸作仿真對比分析，根據(jù)表面波在模型中傳輸?shù)那闆r，進(jìn)而確定所需模型結(jié)構(gòu)——半橢球形。由于半橢球形的高度決定

4、折射率的分布，因此對半橢球形的高度進(jìn)行分析確定其高度值。通過進(jìn)一步優(yōu)化模型的厚度在可見光波段實(shí)現(xiàn)表面波完美隱形技術(shù)。為了便于將該隱形技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際中，采用分層的方法將模型中漸變的折射率分布離散化，通過適當(dāng)調(diào)整模型中每層結(jié)構(gòu)的折射率大小，能夠重新調(diào)整隱形區(qū)域從一邊到另一邊的傳播的可見光，從而使物體達(dá)到隱形的效果。根據(jù)等弧長的變換理論分析得出，在半橢球形結(jié)構(gòu)中傳播的電磁波的波長和其結(jié)構(gòu)中分布的折射率沒有關(guān)系。因此該模型應(yīng)用范圍可以推廣到可見