[發明專利]分離電磁波束的超材料

有效

• 申請號: 201110099326.0
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102751579A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉若鵬;徐冠雄;張洋洋
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及超材料領域，尤其涉及一種分離波束的超材料。

背景技術

超材料是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內部的多個人造微結構構成的。人造微結構是至少一根金屬絲組成的平面結構或立體結構。每個人造微結構及其附著的部分基板構成一個超材料單元，整個超材料即是由數十萬、百萬甚至上億的這樣的超材料單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的，每個晶格即相當于上述的人造微結構及基板構成的超材料單元。

由于人造微結構的存在，每個上述單元整體具有一個等效的介電常數和磁導率，因此所有的單元構成的超材料對電場和磁場呈現出特殊的響應特性；同時，對人造微結構設計不同的具體結構和尺寸，可改變其單元的介電常數和磁導率，進而改變整個超材料的響應特性。

現有技術中，要實現分離電磁波束，需要使用某些單軸晶體，如方解石、石英等，由于這些晶體大都是天然的，對電磁波的響應特性也是固定的所以無法靈活控制分離的電磁波束的出射角度，應用范圍較窄、不夠靈活。而且天然晶體的尺寸有限，人工制造晶體通常也很難做得很大，如果將多個制得的晶體拼接或粘合從而制成較大的晶體，其結合面或粘合面上的折射和反射，會影電磁波束分離的效果。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種分離波束的超材料，可靈活控制電磁波束的出射角度、可實現大面積電磁波束的分離。

為解決上述技術問題，提供了一種分離電磁波束的超材料，用于將具有正交電場的兩種入射電磁波分離，所述超材料包括至少一個超材料片層，所述超材料片層包括基板、陣列設置在所述基板上的第一人造微結構和第二人造微結構，每個第一人造微結構的光學主軸方向與第一電場方向平行，每個第二人造微結構的光學主軸方向與第二電場方向平行，所述超材料包括第一區域和第二區域，在所述第一區域內的第一人造微結構的幾何尺寸最大且其他各處的第一人造微結構的幾何尺寸向第一區域方向連續增大，在所述第二區域內的第二人造微結構的幾何尺寸最大且其他各處的第二人造微結構的幾何尺寸向第二區域方向連續增大。

進一步地，所述第一人造微結構和第二人造微結構分別陣列設置在所述基板的兩相對表面上。

進一步地，所述超材料由多個介電常數非均勻分布的超材料片層沿垂直于所述片層表面方向堆疊成為一體。

進一步地，每個所述第一人造微結構和第二人造微結構均為由至少一根金屬絲組成的平面結構或立體結構。

進一步地，所述金屬絲為銅絲或銀絲。

進一步地，所述基板由高分子材料、陶瓷材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制得。

進一步地，所述第一人造微結構和第二人造微結構為非90度旋轉軸對稱結構。

進一步地，所述第一人造微結構為“工”字形或“王”字形。

進一步地，所述第二人造微結構為“H”形。

進一步地，所述金屬線通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法附著在基板上。

上述技術方案至少具有如下有益效果：本發明的超材料根據人造微結構對電場的響應與其結構有關的原理以及非均勻超材料偏折電磁波的原理，可使入射電磁波分離、可靈活控制分離后電磁波束的出射角度并且可實現大面積電磁波束的分離。

附圖說明

圖1是本發明實施例的分離波束的超材料的第一實施例的結構示意圖。

圖2是本發明的第二實施例的超材料單元的結構示意圖。

圖3是由多個圖2所示超材料單元陣列構成的分離波束的超材料的結構示意圖。

圖4是圖3所示的分離波束的超材料的正視圖。

圖5是圖3所示的分離波束的超材料的后視圖。

圖6是本發明實施例的分離波束的超材料的應用示意圖。

具體實施方式

本發明的分離電磁波束的超材料10用于將具有正交電場的兩種入射電磁波分離，如圖1所示為該超材料10的第一實施例的結構示意圖。超材料10包括至少一個超材料片層3，這些超材料片層3之間等間距排列地組裝，或兩兩片層之間直接前、后表面相接觸堆疊成一體。每個超材料片層3進一步包括前后表面平行的片狀基板1、陣列設置在基板1上的第一人造微結構21和第二人造微結構22。