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摘要
色散性质是电介质材料的重要电学性质，其对光子晶体薄板、新型集成导光板等无色散元器件的设计带来严重困扰。基于描述均匀损耗介质电色散特性的经典Debye模型，提出了层状结构材料无色散条件的理论公式，该方法将对层状无色散元器件的设计及横向均匀各向异性测量样本的设计提供理论意义。以层状结构材料在垂直方向的等效电路参数为基础，建立其垂直方向等效电参数计算的迭代Debye模型。另一方面，水平方向等效电路参数理论结果表明层状模型在水平方向的等效电参数与频率无关。由此可见，层状模型可以等效为横向均匀各向异性材料，而其呈现等效电参数无色散的关键在于需要满足垂直方向等效电参数的无色散条件。根据迭代Debye模型理论推导得出无色散条件下各层材料的几何参数和电参数之间的关系，设计满足该关系的层状结构材料并采用有限元方法仿真提取模型的等效电参数。仿真结果与理论结果高度吻合，表明了层状结构无色散理论的有效性。相比于数值仿真，本文方法基于理论推导，具有物理概念清晰，计算结果准确，计算效率高的优势。
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