[发明专利]一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法及系统

权利要求书

1.一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立双曲超构材料空腔结构的模型；

S2、确定双曲超构材料的电磁特性；

S3、计算共振原子能级频率偏移量及非共振原子能级频率偏移量；

S4、计算共振Casimir-Polder势及非共振Casimir-Polder势；

S5、计算原子在双曲超构材料空腔结构中的Casimir-Polder力。

2.根据权利要求1所述的一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：选取两块相同的双曲超构材料板平行放置于真空环境中，形成双曲超构材料空腔结构，以左板界面为z轴零点建立坐标系；其中，双曲超构材料板的厚度为d_m，两块双曲超构材料板之间的距离为l，原子的位置矢量r_A＝(0,0,z_A)，z轴分量为z_A，且z_A∈[0,l]。

3.根据权利要求2所述的一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述双曲超构材料板为磁各向异性双曲超构材料时(μ-HMM)，介电常数为ε、磁导率张量为所述双曲超构材料板为电各向异性双曲超构材料时(ε-HMM)，介电常数张量为磁导率为μ。

4.根据权利要求3所述的一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，所述电各向异性双曲超构材料的介电常数张量为：

其中，

f_A表示电各向异性双曲超构材料板的微单元中非磁性金属的填充因子，f_A＝d_m/(d_m+d_d)，d_d为电介质的厚度；Ω_m和γ_m分别为金属等离子体频率和阻尼系数；Ω_d、ω_d和γ_d分别为电介质等离子体频率、共振频率和阻尼系数；ω为光的角频率。

5.根据权利要求4所述的一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，所述磁各向异性双曲超构材料的磁导率张量为：

其中，

f_B表示磁各向异性双曲超构材料板的微单元中磁性超材料的填充因子，f_B＝d_eff/(d_eff+d_d)，d_eff和d_d分别为磁性超材料和非磁性电介质的厚度；Ω_eff、ω_eff和γ_eff分别为磁性超材料的等离子体频率、共振频率和阻尼系数。

6.根据权利要求5所述的一种双曲超构材料空腔结构的Casimir-Polder效应分析方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：采用原子翻转算符的海森堡运动方程，得到非互易介质随时间演化的表达式为：

其中，为原子翻转算符、为约化普朗克常量、d_nk和d_kn为电偶极子矩阵元、为场产生算符、为场湮灭算符；

定义格林张量G的实部和虚部分别为：

其中，r′表示源点位置矢量，r表示场点位置矢量；

则，

其中，δω_nk表示在原子能级k的影响下，原子能级n的频率偏移量，G⁽¹⁾表示格林函数的散射部分，P为柯西主值，μ₀为真空中磁导率；

所述非共振原子能级频率偏移量为：

所述共振原子能级频率偏移量为：