[發(fā)明專利]一種偏折電磁波的超材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110061839.2
• 申請(qǐng)日: 2011-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN102479997A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;李岳峰;徐冠雄;季春霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q15/00
• 分類號(hào): H01Q15/00;H01Q15/02;G02B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種偏折電磁波的超材料。

背景技術(shù)

目前，超材料(metamaterial)作為一種材料設(shè)計(jì)理念以及研究前沿，越來越引起人們的關(guān)注，所謂超材料，是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計(jì)，可突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通的超常材料功能。

迄今發(fā)展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶體、“超磁性材料”等，超材料性質(zhì)往往不主要決定與構(gòu)成材料的本征性質(zhì)，而決定于其中的人工結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)電磁波的偏折是利用機(jī)械調(diào)節(jié)的方式改變電磁波的方向，這種機(jī)械調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)電磁波偏折的方法不夠靈活，很難進(jìn)行方便的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)電磁波的偏折設(shè)計(jì)不靈活以及成本高等缺陷，提供一種體積小、簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)以及成本低的對(duì)電磁波進(jìn)行偏折的超材料、方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種偏折電磁波的超材料，包括：介質(zhì)基板以及若干人造微結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)基板分成若干晶格，所述人造微結(jié)構(gòu)置于所述晶格中，所述超材料至少存在一區(qū)段，所述區(qū)段的若干人造微結(jié)構(gòu)與介質(zhì)基板的等效介電常數(shù)ε與等效磁導(dǎo)率μ之乘積呈線性變化。

在本發(fā)明所述的偏折電磁波的超材料中，所述人造微結(jié)構(gòu)在所述的晶格中呈周期性均勻分布。

在本發(fā)明所述的偏折電磁波的超材料中，所述等效介電常數(shù)ε與等效磁導(dǎo)率μ通過在介質(zhì)基板選定的情況下，通過改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的圖案、設(shè)計(jì)尺寸和/或人造微結(jié)構(gòu)在空間中的排列通過仿真而獲得數(shù)值，所述的圖案為“工”字型或“工”字型的衍生型。

在本發(fā)明所述的偏折電磁波的超材料中，所述人造微結(jié)構(gòu)為附著在介質(zhì)基板上的金屬線，所述金屬線為銅線或銀線。

在本發(fā)明所述的偏折電磁波的超材料中，所述金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或粒子刻的方法附著在介質(zhì)基板上。

在本發(fā)明所述的偏折電磁波的超材料中，所述的介質(zhì)基板由陶瓷材料、環(huán)氧樹脂或聚四氟乙烯制得。

實(shí)施本發(fā)明的偏折電磁波的超材料，具有以下有益效果：

1.體積小，不占用過多的空間；

2.簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、低成本，通過超材料對(duì)電磁波加以偏折，不依賴電磁波偏折設(shè)備的種類及形狀；

3.具有廣泛的應(yīng)用前景，超材料通過對(duì)電磁波的偏折，所以可以使電磁波從一個(gè)方向轉(zhuǎn)為另外一個(gè)方向、可偏折電磁波波束、可用于制造高定向度天線、實(shí)現(xiàn)完美透鏡、生成各種奇異的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例一種電磁波偏折超材料結(jié)構(gòu)方框圖；

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例一種電磁波偏折超材料結(jié)構(gòu)方框圖；

圖3是單元結(jié)構(gòu)與折射率的線性變化圖；

圖中各標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱為：

10介質(zhì)基板，20人造微結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。

電磁波的折射率跟物質(zhì)的介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ的乘積(以折射率表示)有關(guān)系，當(dāng)一束電磁波由一種介質(zhì)傳播到另外一種介質(zhì)時(shí)，電磁波會(huì)發(fā)生折射，且，向折射高的區(qū)位偏折。

超材料可以對(duì)電場(chǎng)或者磁場(chǎng)，或者兩者同時(shí)進(jìn)行響應(yīng)。對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)取決于超材料的介電常數(shù)ε，而對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)取決于超材料的磁導(dǎo)率μ。通過對(duì)超材料空間中每單元的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ的精確控制，我們可以實(shí)現(xiàn)通過超材料對(duì)電磁波的偏折，該單元可以為介質(zhì)基板與人造微結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)，也可以是介質(zhì)基板本身的一單元。

請(qǐng)參閱圖1及圖3，在本發(fā)明實(shí)例一中，一種偏折電磁波的超材料，包括：介質(zhì)基板10以及若干人造微結(jié)構(gòu)20，介質(zhì)基板10沿橫向縱向分成若干晶格，所述人造微結(jié)構(gòu)20置于晶格中，當(dāng)電磁波從第一介質(zhì)通過所述的超材料時(shí)，電磁波通過的若干人造微結(jié)構(gòu)20與介質(zhì)基板10的等效介電常數(shù)ε與等效磁導(dǎo)率μ之乘積呈線性變化，變化規(guī)律如圖3所示，基于此，通過超材料的電磁波向同一方向偏折。