研究目的
提出一种均匀化理论，使我们能够计算磁电光子晶体的有效电磁响应，该理论在长波范围之外（即对于接近布里渊区第一边缘的波矢）仍然适用。
研究成果
所发展的均匀化理论为计算一维磁电光子晶体中介电常数和磁导率张量的有效分量提供了分析表达式。结果表明，该理论与Rytov公式具有良好的一致性，可用于设计具有各向异性电磁模式超材料。
研究不足
该研究仅限于一维光子晶体，并聚焦于波长远大于晶胞周期的局域极限情况。未探讨该理论对更高维度或更复杂结构的适用性。
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具有各向同性与各向异性磁性夹杂的一维光子晶体的有效参数：相干波均匀化理论
DOI：10.3390/ma13061475
期刊：Materials
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
本文提出了一种能突破长波范围限制的均匀化理论，该理论在布里渊区第一边缘附近的波矢量条件下依然适用。研究认为位移矢量与磁感应场在晶胞体积内具有平均值，这些平均值与晶胞边缘的电场和磁场值相关联，从而满足麦克斯韦方程组。通过傅里叶形式体系，我们获得了任意周期性光子晶体的显式表达式。对于一维（1D）光子晶体，有效双各向异性响应张量（有效介电常数、磁导率和交叉磁电张量）的表达式得到显著简化。具体而言，我们计算了含各向同性与各向异性磁性夹杂的一维光子晶体的有效介电常数和磁导率张量。通过数值计算，展示了这些有效张量随磁性夹杂填充率的变化关系并进行分析。结果表明，本理论与Rytov有效介质近似解具有良好的一致性。所推导公式对设计具有特定光学特性且呈现超材料行为各向异性系统具有重要实用价值。
作者：
J. Flores Méndez，Gustavo M. Minquiz，R. C. Ambrosio Lázaro，A. C. Pi?ón Reyes，M. Moreno Moreno，A. Morales-Sánchez，H. Vázquez Leal，F. Candia García
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