[發明專利]一種基于三層結構中穩態局域波的電磁波存儲器

有效

• 申請號: 201810096612.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108389961B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陳將偉;嚴淋;袁國軒;趙會敏;戴雨堯
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種基于三層結構中穩態局域波的電磁波存儲器，涉及電磁超構材料和電磁場技術領域。本發明三層結構的左側層和右側層是阻抗實部近零材料，中間層是損耗很小的介質，設置合適的條件，可在該三層結構中形成穩態局域電磁波，實現電磁波的存儲。其中，中間層和右側層的電磁參量固定不變，通過調節左側層的電磁參量，從左側輸入或輸出電磁波。本發明采用阻抗實部近零超構材料和三層結構，獲得穩態局域電磁波，巧妙地解決能量損耗問題，可實現電磁波的長時間存儲。

技術領域

本發明涉及電磁超構材料和電磁場技術領域，具體涉及采用阻抗實部近零的有源超構材料來實現電磁波的長時間存儲。

背景技術

光停留和光存儲是非常有吸引力的技術，可應用于非線性光學、(量子)光信號處理等領域。存儲時間是一個重要指標。目前，已經實現長達1分鐘的光停留時間。但是，常見的方法，或者由于電子在高能級壽命有限，或者由于能量損耗，都有不太大的存儲時間上限，這往往會阻礙它們的實際應用。

采用以負折射率超構材料為內核的軸向異質結構，形成雙光錐回路，達到光停留目的的方法，激發了研究人員采用電磁超構材料來設計室溫下光捕獲新方案的熱情。超構材料通常是有損耗的,捕獲的光會以指數形式衰減。有源超構材料可用來克服能量損耗問題。但是,仍然需要發展可行途徑來精確地補償損耗的能量,從而實現長時間的光存儲。

折射率近零材料、介電常數近零材料、磁導率近零材料等電磁超構材料展現了新穎的電磁特性和廣闊的應用前景，激發人們深入而系統地探討具有獨特電磁參量的材料的電磁特性和可能應用。研究表明，阻抗實部近零材料，作為具有獨特電磁參量的一類超構材料，也具有新穎的電磁特性，如電磁波在阻抗實部為零材料中平均能流密度為零、電磁波垂直射入阻抗實部近零平板，反射波和透射波均有可能顯著增強、電磁波垂直射入阻抗實部為零但有一定損耗和厚度的平板，可出現全反射和零透射等，有望應用于電磁波放大、高反射、光停留等領域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

克服現有光子存儲技術因為能量損耗導致存儲時長有限的缺陷，提供一種基于三層結構中穩態局域波的電磁波存儲器,原則上可以實現電磁波的永久存儲。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提出一種基于三層結構中穩態局域波的電磁波存儲器，其特征在于：

所述三層結構由左側層、中間層和右側層從左至右依次疊加而成；所述左側層電磁參量可調；所述左側層和右側層能夠滿足垂直入射波的全反射；所述中間層由空氣或光學玻璃構成，且厚度使所述三層結構中能夠存在穩態局域電磁波；

工作時，中間層和右側層的電磁參量固定不變，調節左側層的電磁參量，控制其對電磁波的透射程度，實現三層結構對電磁波的捕獲和釋放。

進一步地，左側層和右側層由阻抗實部近零超構材料構成。

進一步地，所用阻抗實部近零超構材料基于雙組分分子材料，有源納米等離激元或二維傳輸線制備。

進一步地，對于中間層介質的損耗，選擇左側層和右側層材料的阻抗值來補償，使所述三層結構具備電磁波在其中長時間存在的條件。

本發明還提出一種基于三層結構中穩態局域波的電磁波存儲器的調節方法，其特征在于，步驟包括：

向三層結構中輸入電磁波：改變左側層的電磁參量，使其透射率增加，電磁波從左側垂直射入所述三層結構的左側層；

長時間存儲電磁波：調節左側層的電磁參量，使之與右側層的電磁參量一致，對中間層的電磁波實現全反射；

輸出早先存儲的電磁波：改變左側層的電磁參量，使其透射率增加，中間層的電磁波由左側層出射。