D01:10.13374.ism1001053x.2009.08.位1 第31卷第8期 北京科技大学学报 Vol.31 No.8 2009年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2009 频率可调磁感应波器件的微波透射性能 徐 芳)白 洋)乔利杰)周 济2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院环境断裂教有部重点实验室.北京100083 2)清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京100084 摘要研究了由双层磁化铁氧体构成的磁感应波器件的微波透射性能以及场致频率可调特性，并探讨了结构参数对微波 性能的影响.两磁化铁氧体平板样品平行放置，由于间隙处表面波共振模强烈耦合产生磁感应波透过样品，在铁磁共振产生 的微波禁带频率范围内产生一个显著的通带.通带的中心频率随着偏置磁场的增强而单调上升，显示出很好的场致频率可调 性.随着两铁氧体之间间距的增加，界面耦合作用减弱，透射通带的半高宽逐渐降低，损耗增加。 关键词铁氧体：可调：磁感应波：铁磁共振 分类号TM277+.2 Magnetotunable microwave transmission properties of a magnetoinductive device XU Fang".BAI Yang",QIAO Li-jie.ZHOUJ 1)Key Laboratory of Envimnmental Fracture(Ministry of Education of China).School of Materials Science and Engireering.Uriversity of Science and Technology Beijing,Beijng 100083.China 2)State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing Tsinghua University,Biing 100084.China ABSTRACT The transmission properties and magnetotunability of a magnetoinductive device with bilayered ferrite structure were investigated,and the effect of structural parameters on the properties of microw ave was discussed.When two magnetized ferrite slabs are parallely placed,the coupling of the resonanting modes of surface w ave results in magnetoinductive wave which propagates across the composite structure.In the transmission spectra,a passband appears in the frequency range of the forbidden band which is pro- duced by ferromagnetic resonance.The center frequency of the passband shifts to a higher frequency when the bias magnetic field in creases.That is good magnetotunability.With the increase of the distance betw een the two ferrite slabs,the coupling between surface w aves fades gradually.the half-w idth decreases,and the transmission loss increases. KEY WORDS ferrite:tunable:magne toinductive w ave:ferromagnetic resonance 各种传统透镜（光学显微镜、电子显微镜等）由 方向与群速方向相反，而且左手材料内倏逝波呈指 于衍射极限的存在，极限分辨率为波长入，均无法分 数放大.电磁波由传播波与倏逝波两部分构 辨小于波长尺寸的物体细节.最近研究表明，采用 成，其中倏逝波携带有亚波长信息，但是它在常规介 新型非常规电磁介质一左手材料(left-handed ma- 质中呈指数衰减无法用于成像，各种传统透镜仅利 terial,LHM)制作透镜，即可突破衍射极限，实现亚 用传播波成像，因此无法实现亚波长成像.左手材 波长成像.左手材料是一种同时具有负磁导率和负 料可以放大倏逝波，使携带物体更微观信息的倏逝 介电常数的电磁介质刂，最早由前苏联科学家 波参与成像，因此左手材料平板透镜被称为完美透 Veselago于1968年从理论上提出.左手材料具有 镜”或“超透镜7 迥异于传统材料的电磁特性例如，左手材料内电磁 在Veselago的研究基础上，Pendry提出利用介 波的电场方向、磁场方向和波矢方向成左手系，相速 电常数()和磁导率(“)都是一1的左手材料可以 收稿日期：200810-08 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.50702005) 作者简介：徐芳(1980一）.女，博士研究生：乔利杰(1957一），男，教授，博士生导师，E-mail lgiao @ust h.d血.cm频率可调磁感应波器件的微波透射性能 徐 芳1) 白 洋1) 乔利杰1) 周 济2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院环境断裂教育部重点实验室, 北京 100083 2) 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室, 北京 100084 摘 要 研究了由双层磁化铁氧体构成的磁感应波器件的微波透射性能以及场致频率可调特性, 并探讨了结构参数对微波 性能的影响.两磁化铁氧体平板样品平行放置, 由于间隙处表面波共振模强烈耦合产生磁感应波透过样品, 在铁磁共振产生 的微波禁带频率范围内产生一个显著的通带.通带的中心频率随着偏置磁场的增强而单调上升, 显示出很好的场致频率可调 性.随着两铁氧体之间间距的增加, 界面耦合作用减弱, 透射通带的半高宽逐渐降低, 损耗增加. 关键词 铁氧体;可调;磁感应波;铁磁共振 分类号 TM 277 +.2 Magnetotunable microwave transmission properties of a magnetoinductive device XU Fang 1) , B AI Yang 1) , QIAO Li-jie 1) , ZHOU Ji 2) 1) Key Laboratory of Environment al Fracture ( Ministry of Education of China) , S chool of Mat erials Science and Engineering, Uni versit y of S cience and T echnology Beijing, Beijing 100083, China 2) St at e Key Laborat ory of New Ceramics and Fine Processing, Tsinghua University, Beijing 100084, China ABSTRACT The transmissio n properties and magneto tunability of a mag netoinductive device with bilayered ferrite structure were investigated, and the effect of structural parameters on the properties of microw av e was discussed.When two mag netized ferrite slabs are parallelly placed, the coupling of the reso nanting modes of surface w ave results in magnetoinductive w ave, w hich propagates across the composite structure.In the transmission spectra, a passband appears in the frequency range of the forbidden band which is pro￾duced by ferromagnetic resonance.The center frequency of the passband shifts to a higher frequency when the bias magnetic field in￾creases .That is good mag netotunability.With the increase of the distance be tw een the two ferrite slabs, the coupling between surface w aves fades gradually, the half-w idth decreases, and the transmission loss increases. KEY WORDS ferrite;tunable;magne toinductive w ave;ferromagnetic resonance 收稿日期:2008-10-08 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .50702005) 作者简介:徐芳( 1980—) , 女, 博士研究生;乔利杰( 1957—) , 男, 教授, 博士生导师, E-mail:lqiao @ustb.edu.cn 各种传统透镜( 光学显微镜、电子显微镜等) 由 于衍射极限的存在, 极限分辨率为波长λ, 均无法分 辨小于波长尺寸的物体细节.最近研究表明, 采用 新型非常规电磁介质 ———左手材料( left-handed ma￾terial, LHM ) 制作透镜, 即可突破衍射极限, 实现亚 波长成像 .左手材料是一种同时具有负磁导率和负 介电常数的电磁介质 [ 1] , 最早由前苏联科 学家 Veselago 于 1968 年从理论上提出 .左手材料具有 迥异于传统材料的电磁特性, 例如, 左手材料内电磁 波的电场方向、磁场方向和波矢方向成左手系, 相速 方向与群速方向相反, 而且左手材料内倏逝波呈指 数放大[ 2-4] .电磁波由传播波与倏逝波两部分构 成, 其中倏逝波携带有亚波长信息, 但是它在常规介 质中呈指数衰减无法用于成像, 各种传统透镜仅利 用传播波成像, 因此无法实现亚波长成像 .左手材 料可以放大倏逝波, 使携带物体更微观信息的倏逝 波参与成像, 因此左手材料平板透镜被称为“完美透 镜” 或“超透镜” [ 5-7] . 在 Veselago 的研究基础上, Pendry 提出利用介 电常数( εr) 和磁导率( μr) 都是 -1 的左手材料可以 第 31 卷 第 8 期 2009 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.8 Aug.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.08.021