张效雄， 杨荣草

(山西大学 物理电子工程学院， 山西 太原 030006)

0 引 言

左手材料是一种人工亚波长结构， 继Veselago对左手材料的理论预测[1]和Pendry等人对金属线-开口环结构的研究之后[2-4]， 人工合成的左手材料得到广泛发展， 左手材料能够表现出许多奇异的特性， 包括： 负折射效应[4]、 人工磁性[2]、 波长选择性吸收[5]、 完美透镜效应[6]等. 负介电常数和负磁导率是描述左手材料的两个本构参数， Smith等人实验证明负介电常数和负磁导率可通过电场作用在金属线阵列和磁场作用在开口环结构来实现， 当同一频段内同时出现负介电常数和负磁导率时， 金属线-开口环结构能够表现出左手特性[3]. 后续的研究者采用相似的方法设计出多频段的负折射材料， 例如Sarkhel等人提出了一种双频段小型化负介电常数材料[7]， 该结构的优点在于它的单元结构小， 可利用谐振耦合机制产生双频段， 但是其内部结构较复杂； 他们还提出了一种多频段负折射材料， 相比于传统的多频段负折射材料， 该结构没有采用相同结构不同尺寸的谐振器排列或嵌套的方式， 而是结合了电谐振器和混合型环状谐振器， 避免了谐振器之间的相互作用[8]； Faruque等人设计并分析了由两个C型结构组成的小型化多频段超材料[9]. 虽然以上结构在带宽和频率的选择性方面均有改善， 但是它们的研究范围局限于固定参数的无源媒质， 无法实现谐振频率的可调谐或者可开关， 这在一定程度上限制了左手材……