[發(fā)明專利]一種超材料及極化器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310266313.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN104253302A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q15/24;H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 彭愿潔;郭燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

超材料泛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。超材料擁有一些特別的性質(zhì)，例如能夠讓光、電磁波改變它們的通常性質(zhì)，而這樣的效果是傳統(tǒng)材料無法實(shí)現(xiàn)的。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，其中的微結(jié)構(gòu)的大小尺度與所作用的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相當(dāng)，因此得以對(duì)波施加影響。

超材料的特別性質(zhì)使它具有廣泛的應(yīng)用前景，例如用于制作極化器。電磁波的極化是指空間某固定位置的場(chǎng)矢量（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）隨時(shí)間變化的特性。通常用電場(chǎng)強(qiáng)度E矢量的末端隨時(shí)間變化的軌跡來描述電磁波的極化。由E矢量的兩個(gè)正交分量間的幅度和相位關(guān)系可以判斷電磁波的極化方式。如果一個(gè)周期內(nèi)，E矢量?jī)H在一個(gè)方向振動(dòng)，這就稱為線極化波；如果E矢量的端點(diǎn)軌跡是一個(gè)橢圓（或圓），這就稱為橢圓（或圓）極化波。在一些應(yīng)用場(chǎng)合，需要將線極化波轉(zhuǎn)變成圓極化波（或者需要將圓極化波轉(zhuǎn)變成線極化波），即需要使用極化器。能夠在寬頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)圓極化是極化器的一個(gè)重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

依據(jù)本發(fā)明的一方面提供一種超材料，包括第一折線結(jié)構(gòu)層、第二折線結(jié)構(gòu)層和至少一個(gè)中間層，其中，第一折線結(jié)構(gòu)層包括第一基材及附著于其上的平行分布的帶狀第一折線結(jié)構(gòu)，第一折線結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的沿軸線周期性變化的折線圖案；第二折線結(jié)構(gòu)層與第一折線結(jié)構(gòu)層平行設(shè)置，包括第二基材及附著于其上的平行分布的帶狀第二折線結(jié)構(gòu)，第二折線結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的沿軸線周期性變化的折線圖案；中間層位于第一折線結(jié)構(gòu)層與第二折線結(jié)構(gòu)層之間，包括第三基材及附著于其上的周期分布的各向異性結(jié)構(gòu)，每個(gè)各向異性結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成，彼此之間間隔設(shè)置。

依據(jù)本發(fā)明的另一方面提供一種基于超材料的極化器，包括兩塊拼接的板狀超材料，所使用的板狀超材料具有以上描述的結(jié)構(gòu)，兩塊板狀超材料的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互不連通，且兩塊板狀超材料上的折線結(jié)構(gòu)的軸線相對(duì)于兩塊板狀超材料之間的拼接線對(duì)稱。

依據(jù)本發(fā)明的超材料，由于采用在折線結(jié)構(gòu)層之間夾持一層或多層各向異性結(jié)構(gòu)的方式，能夠達(dá)到擴(kuò)展帶寬的效果，使得能夠在寬頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)圓極化。進(jìn)一步的依據(jù)本發(fā)明的極化器，由于采用兩塊對(duì)稱拼接的板狀超材料，使得能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種不同的極化效果，例如左旋和右旋。

以下結(jié)合附圖，對(duì)依據(jù)本發(fā)明的具體示例進(jìn)行詳細(xì)說明。簡(jiǎn)明起見，各實(shí)施例中的同類結(jié)構(gòu)將使用相同的標(biāo)記。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1中超材料的局部透視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1中超材料的局部立體示意圖；

圖3是實(shí)施例1中超材料的部分正視示意圖；

圖4是實(shí)施例1中超材料的圓極化仿真軸比結(jié)果圖；

圖5是實(shí)施例2中超材料的局部透視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是實(shí)施例2中超材料的圓極化仿真軸比結(jié)果圖；

圖7是實(shí)施例3中超材料的局部透視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是實(shí)施例3中超材料的圓極化仿真軸比結(jié)果圖；

圖9是實(shí)施例4中超材料的局部透視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是實(shí)施例4中超材料的圓極化仿真軸比結(jié)果圖；

圖11是實(shí)施例5中極化器的正視示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

依據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的超材料100可參考圖1、圖2和圖3，包括：第一折線結(jié)構(gòu)層110，其包括第一基材及附著于其上的平行分布的帶狀第一折線結(jié)構(gòu)111，第一折線結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的沿軸線周期性變化的幾字形圖案；清楚起見，圖1和圖2中僅示出了超材料上一個(gè)周期的幾字單元，在實(shí)際材料上，參考圖3，沿軸線方向該幾字單元連續(xù)延伸形成帶狀折線結(jié)構(gòu)，沿垂直于軸線方向該帶狀折線結(jié)構(gòu)重復(fù)平行分布；優(yōu)選地，折線結(jié)構(gòu)的幾字形圖案的頂部寬度可與底部寬度不同，以獲得更好的各向異性特性；

第二折線結(jié)構(gòu)層120，與第一折線結(jié)構(gòu)層110平行設(shè)置，其包括第二基材及附著于其上的平行分布的帶狀第二折線結(jié)構(gòu)121，第二折線結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的沿軸線周期性變化的幾字形圖案；本實(shí)施例中，第二折線結(jié)構(gòu)與第一折線結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)；

兩個(gè)中間層130，位于第一折線結(jié)構(gòu)層110與第二折線結(jié)構(gòu)層120之間，其包括第三基材及附著于其上的周期分布的幾字形圖案131，每個(gè)幾字形圖案由導(dǎo)電材料制成，彼此之間間隔設(shè)置?。