[發(fā)明專利]一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料

有效

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• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN103094696A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉若鵬;欒琳;寇超鋒;余銓強
• 申請（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: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q15/02
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種人工電磁材料，更具體地說，涉及一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料。

背景技術(shù)

人工電磁材料，俗稱超材料，是一種能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應的新型人工合成材料，由基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)組成。由于人造微結(jié)構(gòu)通常是由導電材料排布成的具有一定幾何圖案的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應，從而使超材料整體體現(xiàn)出不同于基板的電磁特性，例如介電常數(shù)ε和磁導率μ不同，根據(jù)折射率公式可知，折射率n也不同。

現(xiàn)有的人工電磁材料，其人造微結(jié)構(gòu)通常采用圖3中所示的ELC結(jié)構(gòu)，包括兩個開口相對的開口環(huán)和連接兩個開口環(huán)的連接線，其折射率特性如圖4所示，由折射率特性曲線圖可知：在5GHz～10GHz之間折射率數(shù)值較小，且變化比較劇烈即色散特性比較高。所以很難滿足一些特殊場合對寬頻高折射率和低色散特性的需求，比如半導體制造以及天線制造等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，包括至少一個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括兩塊相對的基板和附著在所述兩塊基板之間的至少一個風車形人造微結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述風車形人造微結(jié)構(gòu)包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，任一所述支路以所述交點為圓心依次順時針旋轉(zhuǎn)90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，任一所述支路上沿順時針或者逆時針方向設置有一端與所述支路相連另一端為自由端的至少一個線段。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相鄰基板之間通過組裝或者在相鄰基板之間填充可連接二者的物質(zhì)將兩者粘合固定在一起。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，相鄰基板之間填充液態(tài)基板原料，其在固化后將相鄰基板粘合固定在一起。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻或者光刻附著于所述基板上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)通過電子刻或者離子刻附著于所述基板上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板由FR-4、陶瓷或者聚四氟乙烯制成。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板由鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料制成。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由導電材料制成。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀、銅、ITO、石墨或者碳納米管制成。

實施本發(fā)明的人工電磁材料，具有以下有益效果：這種結(jié)構(gòu)的人工電磁材料在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有較高的折射率且折射率變化比較平穩(wěn)，即具有較好的寬頻和低色散特性，可以滿足特殊場合的需求，比如半導體制造以及天線制造等領(lǐng)域，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明所述的人工電磁材料的一個片層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是由圖1所示的人工電磁材料片層堆疊形成的人工電磁材料的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中人造微結(jié)構(gòu)為ELC結(jié)構(gòu)的每個人工電磁材料片層的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3所示的人工電磁材料的折射率特性曲線示意圖；

圖5是實施例所示的一個人工電磁材料片層的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中一個風車形人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是實施例所示的人工電磁材料的折射率特性曲線示意圖；

圖8和圖9是人造微結(jié)構(gòu)的可能結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本實施例提供了一種具有寬頻高折射率和低色散特性的人工電磁材料，包括一個人工電磁材料片層1，如圖1所示，當然人工電磁材料也可以包括多于1個的人工電磁材料片層1，當人工電磁材料片層1有多個時，各個人工電磁材料片層1沿垂直于片層表面的方向疊加，并通過機械連接、焊接或粘合的方式組裝成一體，如圖2所示。