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近年来,含超材料的光子晶体由于其独特的电磁特性,引起了科学界极大的研究兴趣。本文根据传输线理论构造左/右手传输线的原理,结合加载集总元件构造的复合左/右手传输线,分别实现了单负材料和双负材料,并进一步制作了由单负材料或单-双负材料交替组成的含超材料的一维光子晶体。通过实验测试、传输矩阵法模拟和ADS仿真,在微波波段实现并研究了含超材料一维光子晶体的电磁特性,为含超材料光子晶体的应用提供了新的思路。 超材料光子晶体的理论研究表明,负介电常数材料和负磁导率材料交替组成的光子晶体,存在零有效相位带隙。而这种带隙可通过改变各材料的厚度比率实现调控。根据微波传输线理论,利用集总元件构造的复合左/右手传输线,分别实现了负介电常数材料和负磁导率材料,并进一步制作了由这两种单负材料交替组成的一维光子晶体。仿真与测量结果显示,该光子晶体结构可产生零有效相位带隙。若结构参数能同时满足阻抗匹配条件和相位匹配条件,零有效相位带隙将消失。若两个匹配条件无法同时被满足,零有效相位带隙总存在,且在阻抗匹配频率处,结构参数偏离相位匹配条件越远,则零有效相位带隙越宽且越深,由此可实现对该带隙的控制。 由双负材料和单负材料交替组成的一维光子晶体可实现多频段全向透射。通过改变这种结构的周期数目,可设计产生特定数目的共振透射模。这种高透射率的透射模对于入射波角度以及偏振状态不敏感。而改变超材料层厚度,可实现对透射模频率以及频率间隔的调整。加载集总元件构造的复合左/右手传输线构造的含超材料的一维光子晶体验证了这一规律。