研究目的
为三维单分裂方形环谐振器的基本模式建立分析模型，推导其等效电容的近似表达式，并分析其谐振特性。
研究成果
该分析模型通过同时考虑间隙电容和表面电容，对三维方形开口谐振环的共振频率做出了精确预测。其与数值模拟及实验测量结果高度吻合，尤其适用于较高谐振器。所推导的电荷与电流分布可用于估算超材料设计中的耦合常数。
研究不足
该模型忽略了实际有限分裂环中的截断效应，导致对薄型谐振器的精度较差；它仅适用于单分裂谐振器，但可扩展至多间隙情况；对于极大间隙或非管状结构会出现偏差。
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三维方形开口环谐振器基模的解析模型
DOI：10.1063/1.5053482
期刊：Journal of Applied Physics
出版年份：2019
更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要：
针对具有方形横截面的三维（3D）单开口环形谐振器（SRR）基模的电荷与电势分布，本研究建立了分析模型——该结构如今可通过增材制造技术便捷制备。该模型能推导等效电容的近似公式，并分析此类SRR在任意频率下的谐振特性。总电容由常规间隙电容与表面电容组成，其中表面电容关联于SRR壁面电荷，这些电荷通过保角映射法求解方形分裂圆柱体电场无旋分量获得。通过对比理论计算的样本SRR构型共振频率与数值模拟及实验结果，验证了所提模型对广泛SRR参数的适用性。此外，本文提供的电荷与电流模态分布函数，可用于估算三维方形分裂环阵列的近场相互作用及耦合常数，从而为定制由这些单元构成的超材料及其他器件的响应特性提供依据。
作者：
Andrea Vallecchi，Ekaterina Shamonina，Christopher J. Stevens
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