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光学变换因其能够利用坐标变换随意控制电磁波的传播而受到广泛的关注。在过去的十年中,人们致力于用变换光学装置来使电磁波隐形,这要得益于电磁超材料的快速发展。尽管基于这个目标取得了很多成果,但隐形的效果依然受到阻碍。这是因为此隐形方法的坐标变换需要高度各向异性的且非均匀的电磁材料,而这些电磁材料使在实际设备中变换光学的工程实现复杂化。 表面波隐形的新的概念已经渐渐产生一个全新的变换光学隐形的研究方向,其旨在按照意愿随意的隐形电磁表面波。第一种隐形方法遵循坐标变换原理,需要各向异性材料,这导致了漏波辐射损耗。第二种方法为地毯隐形原理,但是与波长相比,此方法的隐形尺寸较大。除了这个问题之外,有些地毯表面波隐形是单向性的,这无疑限制了其实际应用的可能性。第三种表面波隐形方法是非传统的表面波弯曲方法。当这些设计显示其可以得到能使表面弯曲进而隐形的各向同性的全方位的表面波隐形时,其仅仅适用于千兆赫兹区域的隐形。而在光学中对电磁波的幅度或者相位无干扰的情况下平稳的控制隐形物体周围的光波具有很大的需求。 本文首先介绍了光学变换理论中的等弧长方法,分析计算半球形、锥形、抛物线形、余弦形和半椭球形模型结构,采用归一化的方法对模型中的折射率分布进行归一化处理。为了方便计算,将底板的折射率设为1,从而计算出不同模型的折射率分布。借助多物理场仿真软件(COMSOL Multiphysics)对不同结构的尺寸作仿真对比分析,根据表面波在模型中传输的情况,进而确定所需模型结构——半椭球形。由于半椭球形的高度决定折射率的分布,因此对半椭球形的高度进行分析确定其高度值。通过进一步优化模型的厚度在可见光波段实现表面波完美隐形技术。为了便于将该隐形技术应用于实际中,采用分层的方法将模型中渐变的折射率分布离散化,通过适当调整模型中每层结构的折射率大小,能够重新调整隐形区域从一边到另一边的传播的可见光,从而使物体达到隐形的效果。根据等弧长的变换理论分析得出,在半椭球形结构中传播的电磁波的波长和其结构中分布的折射率没有关系。因此该模型应用范围可以推广到可见光波段,即在可见光波段中不同的波长下实现同样的隐形效果。 在应用方面其在可见光波段显现出很好的潜力和可实验能力。可以像等离子体斗篷一样,电磁波在隐形装置上穿过被隐藏的实体,因此在可见区域具有无创探测,隐形传感器和低干扰通信的应用。因该隐形技术的隐形尺寸在纳米尺度内,所以对于不同结构的生物分子隐形具有天然的优越性。并给出隐形装置对小球、DNA分子和蛋白质结构的完美隐形效果。