近年來，超構(gòu)材料作為一種人工設(shè)計的微結(jié)構(gòu)材料，在電磁波調(diào)控領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。它們突破了傳統(tǒng)材料的限制，為實(shí)現(xiàn)各種新穎的電磁功能提供了可能。段兆云教授的《超構(gòu)材料及新穎電磁輻射》一書，系統(tǒng)地介紹了超構(gòu)材料的基本理論、電磁表征、實(shí)現(xiàn)方法以及在新穎電磁輻射方面的應(yīng)用，為讀者深入了解這一領(lǐng)域提供了寶貴的資源。

超構(gòu)材料：打破自然規(guī)律的“魔法”材料

傳統(tǒng)材料的電磁特性由其固有的原子和分子結(jié)構(gòu)決定，而超構(gòu)材料則通過人為設(shè)計其微觀結(jié)構(gòu)，例如周期性排列的金屬或介質(zhì)單元，來實(shí)現(xiàn)對電磁波的調(diào)控。這些微結(jié)構(gòu)單元的尺寸遠(yuǎn)小于工作波長，使得超構(gòu)材料表現(xiàn)出自然界中不存在的電磁特性，例如負(fù)折射率、隱身斗篷等。

《超構(gòu)材料及新穎電磁輻射》一書首先回顧了超構(gòu)材料的發(fā)展歷程，從早期的概念提出到如今的蓬勃發(fā)展，清晰地展現(xiàn)了這一領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)。書中詳細(xì)闡述了超構(gòu)材料的基本理論，包括有效媒質(zhì)理論、散射理論等，為讀者理解超構(gòu)材料的電磁響應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。此外，書中還介紹了各種超構(gòu)材料的電磁表征方法，包括數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)測量等，幫助讀者更好地理解和應(yīng)用超構(gòu)材料。

新穎電磁輻射：超構(gòu)材料大顯身手

超構(gòu)材料的獨(dú)特電磁特性使其在新穎電磁輻射領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本書重點(diǎn)介紹了超構(gòu)材料在反向切倫科夫輻射方面的應(yīng)用。傳統(tǒng)的切倫科夫輻射是指帶電粒子在介質(zhì)中以超過光速的速度運(yùn)動時產(chǎn)生的電磁輻射。而反向切倫科夫輻射則是一種新穎的輻射機(jī)制，其輻射方向與傳統(tǒng)切倫科夫輻射相反。超構(gòu)材料的引入為實(shí)現(xiàn)反向切倫科夫輻射提供了新的途徑。

書中提出了兩種適用于高真空環(huán)境的全金屬超構(gòu)材料單元，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了反向切倫科夫輻射的機(jī)理。基于此，書中還介紹了一種新型的小型化、高效率反向切倫科夫輻射源，包括振蕩器和放大器。這些研究成果為新型輻射源的開發(fā)提供了重要的參考。

此外，本書還探討了超構(gòu)材料中增強(qiáng)相干渡越輻射的機(jī)理，并介紹了基于超構(gòu)材料的小型化、高效率、大功率擴(kuò)展互作用器件和速調(diào)管放大器。這些內(nèi)容展示了超構(gòu)材料在提高輻射效率、實(shí)現(xiàn)器件小型化等方面的重要作用。

總結(jié)