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人工电磁材料是近年来电磁学、物理学、材料学等领域的研究热点,它具有支持反向波、负折射等独特的电磁现象,因此受到了广泛的关注和研究。利用人工电磁材料可实现突破衍射极限的超透镜、隐身斗篷、慢波波导等许多新型微波和光电子器件,在光学成像、光信息存储、微波工程、医学成像、军事技术等领域都有着广泛的应用前景。 本文的研究工作主要围绕利用人工电磁材料实现电磁波慢波传播而展开,所完成的工作主要有: 1.介绍了人工电磁材料的分类、实现方法和应用,并着重分析了基于人工电磁材料的慢波传播的物理本质以及材料损耗带来的影响。 2.分析了利用各向异性人工电磁介质实现的慢波平板介质波导结构。通过理论计算和软件仿真验证了电磁波在该波导中传播时出现慢波传播甚至停滞于波导中的现象。考虑实际材料的损耗影响,提出了以增益介质补偿介质的能量损耗,恢复零群速度现象。 3.分析了利用各向异性人工电磁介质实现的慢波圆柱介质波导结构。采用与慢波平板介质波导相似的分析手段,验证了其中的电磁波慢波传播现象,并提出以介质-金属多层薄膜结构和等离子金属实现慢波圆柱波导的模型结构。 4.分析了高斯脉冲调制电磁波在慢波楔形平板波导中传播时可能激励起其他频率电磁波的现象。研究了如何通过棱镜耦合方式,将外部入射电磁波耦合进入慢波波导中,并激励起可传播的前向波或后向波模式。