[發(fā)明專利]一種獲得超材料折射率分布的方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110396297.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103136405A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;李勇祥
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市威世博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，特別是涉及一種獲得超材料折射率分布的方法及其裝置。

背景技術(shù)

超材料(metamaterial)是一個融合了電磁、微波、太赫茲、光子、先進工程設(shè)計、通信等學科的高度交叉的新興領(lǐng)域。

在研究材料對其他電磁波比如微波的響應(yīng)的時候，材料中任何尺度遠小于電磁波波長的結(jié)構(gòu)對電磁波的響應(yīng)都可以用材料的整體參數(shù)介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ來描述。而在一般情況下，介電常數(shù)和磁導(dǎo)率又由每個微結(jié)構(gòu)對電磁波的響應(yīng)決定。如果通過對材料中微結(jié)構(gòu)的設(shè)計使材料具有所需要的任意介電常數(shù)和磁導(dǎo)率分布，這也就是超材料。

材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的分布可以通過材料中各點的折射率n的分布體現(xiàn)出來。現(xiàn)有技術(shù)是通過Maxwell?Equation和Eikonal?Equation得到有關(guān)折射率n的偏微分方程，然后數(shù)值求解得到折射率n的分布，此過程比較繁瑣復(fù)雜?；蛘咄ㄟ^人工重復(fù)進行設(shè)置數(shù)值、仿真數(shù)值、調(diào)整數(shù)值、再次仿真數(shù)值直至得到最優(yōu)結(jié)果的方式，來設(shè)計超材料，此設(shè)計過程帶有盲目性，浪費大量的人力物力財力，并且不一定可以找到所需要的目標超材料。

因此，有必要提供一種獲得超材料折射率分布的方法及其裝置，有效的解決上述存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種獲得超材料折射率分布的方法及其裝置，能夠很簡單地、有目標、有針對性的獲得滿足要求的超材料。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種獲得超材料折射率分布的方法，包括：采用仿真方式使電磁波透過該超材料；獲取用以描述和衡量該超材料對電磁波響應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括所述電磁波透過所述超材料后的遠場數(shù)據(jù)；判斷目標遠場數(shù)據(jù)與所述獲取的仿真遠場數(shù)據(jù)之間的差距是否大于閾值；若所述遠場數(shù)據(jù)之間的差距大于閾值，改變所述超材料的折射率分布，并返回采用仿真方式使電磁波透過所述超材料的步驟，直至所述遠場數(shù)據(jù)之間的差距小于或等于閾值。

其中，所述改變超材料的折射率分布的步驟包括：改變超材料上n個點的折射率分布，并通過該改變后的n個點的折射率分布利用插值方法擬合得到改變后的超材料折射率分布。

其中，所述改變超材料的折射率分布的步驟還包括：利用插值方法擬合得到改變后的超材料折射率分布后通過交叉熵算法優(yōu)化所得到的折射率分布。

其中，所述判斷目標遠場數(shù)據(jù)與所述獲取的仿真遠場數(shù)據(jù)之間的差距是否大于閾值的步驟包括：采用評價函數(shù)來判斷目標遠場數(shù)據(jù)與獲取的仿真遠場數(shù)據(jù)之間的差距是否大于閾值。

其中，所述獲取用以描述和衡量超材料對電磁波響應(yīng)的數(shù)據(jù)的步驟包括：利用matlab軟件和comsol軟件的接口提取出comsol軟件內(nèi)仿真得到的數(shù)據(jù)，以獲取用以描述和衡量所述超材料對電磁波響應(yīng)的數(shù)據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種獲得超材料折射率分布的裝置，包括：仿真測試模塊，用于采用仿真方式使電磁波透過所述超材料；數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取用以描述和衡量所述超材料對電磁波響應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括所述電磁波透過所述超材料后的遠場數(shù)據(jù)；差距分析模塊，用于判斷目標遠場數(shù)據(jù)與所述獲取的仿真遠場數(shù)據(jù)之間的差距是否大于閾值；判斷模塊用于在所述遠場數(shù)據(jù)之間的差距大于閾值時，改變所述超材料的折射率分布，并返回采用仿真方式使電磁波透過所述超材料的步驟，直至所述遠場數(shù)據(jù)之間的差距小于或等于閾值。

其中，所述判斷模塊具體用于改變超材料上n個點的折射率分布，并通過該改變后的n個點的折射率分布利用插值方法擬合得到改變后的超材料折射率分布。

其中，所述判斷模塊具體用于利用插值方法擬合得到改變后的超材料折射率分布后通過交叉熵算法優(yōu)化所得到的折射率分布。

其中，所述差距分析模塊具體用于采用評價函數(shù)來判斷目標遠場數(shù)據(jù)與獲取的仿真遠場數(shù)據(jù)之間的差距是否大于閾值。

其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊具體是利用matlab軟件和comsol軟件的接口提取出comsol軟件內(nèi)仿真得到的數(shù)據(jù)，以獲取用以描述和衡量所述超材料對電磁波響應(yīng)的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明獲得超材料折射率分布的方法及其裝置，采用仿真的方式測試設(shè)計的超材料，獲得數(shù)據(jù)后與目標要求比對，得到差距信息后，改變超材料的折射率分布，進入循環(huán)步驟，通過這種方式，可以節(jié)省大量的人力物力財力，能夠比較有針對性地、較快地設(shè)計出滿足要求的目標超材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中超材料的基本單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明獲得超材料折射率分布的方法一實施例的流程圖；