[實(shí)用新型]光波段頻控的時(shí)空可重構(gòu)超材料系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020992503.2
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN212542696U
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋巍;魏靜;崔欣;葛婷婷;井嘉桐;盛新慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;G02B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型屬于超材料技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有基于超材料和半導(dǎo)體結(jié)合的有源超材料需要引入饋電線路導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及部分性能有所影響的問題。為此目的，本實(shí)用新型提供了一種光波段頻控的時(shí)空可重構(gòu)超材料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：超材料結(jié)構(gòu)，其包括不少于兩個(gè)不同頻率光照響應(yīng)的半導(dǎo)體材料單元；饋光系統(tǒng)，其包括不少于兩個(gè)能發(fā)出不同頻率光的可調(diào)光源，所述可調(diào)光源的發(fā)光頻率與所述光照響應(yīng)半導(dǎo)體單元種類一一對應(yīng)。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)對超材料的無線操控，突破了因引入變?nèi)荻O管等需連接控制電路系統(tǒng)的空間布線的限制，實(shí)現(xiàn)了通過不同頻率光照對超材料的時(shí)空重構(gòu)控制，使得超材料在電磁屏蔽、電磁探測、電磁隱身和通信系統(tǒng)中能夠得到更廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于超材料技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種光波段頻控的時(shí)空可重構(gòu)超材料系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超材料，是指一些具有人工設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料。超表面，是指一種厚度小于波長的人工層狀材料，超表面可實(shí)現(xiàn)對電磁波振幅、相位、極化(偏振)方式和傳播模式等特性的靈活有效調(diào)控，超表面可視為超材料的二維對應(yīng)。

超表面與半導(dǎo)體的結(jié)合為有源超材料的發(fā)展帶來了新機(jī)遇，如何實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體的有效控制是該技術(shù)的研究關(guān)鍵。編碼超材料自2014年首次提出以來，基于PIN二極管的數(shù)字編碼和FPGA可編程編碼超表面得到了迅速的發(fā)展。然而，上述方法需要引入饋電線路，以有源天線為例，額外的饋線具有以下幾個(gè)嚴(yán)重的問題：1、極大地影響超材料器件的電磁特性，如頻率偏移、插入損耗增加、工作帶寬減小和方向圖惡化等；2、饋線的設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，只有部分基本結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)饋線；3、有源器件的截止頻率限制了有源天線工作頻率的提高。

因此，本領(lǐng)域需要一種新的光波段頻控的時(shí)空可重構(gòu)超材料系統(tǒng)來解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有基于超材料和半導(dǎo)體結(jié)合的有源超材料需要引入饋電線路導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及部分性能有所影響的問題，本實(shí)用新型提供了一種光波段頻控的時(shí)空可重構(gòu)超材料系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：超材料結(jié)構(gòu)，其包括不少于兩個(gè)不同頻率光照響應(yīng)的半導(dǎo)體材料單元；饋光系統(tǒng)，其包括不少于兩個(gè)能發(fā)出不同頻率光的可調(diào)光源，所述可調(diào)光源的發(fā)光頻率與所述光照響應(yīng)半導(dǎo)體單元種類一一對應(yīng)。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所有所述超材料組都處于同一個(gè)面內(nèi)，所述面為平面或曲面。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所有所述超材料組不完全處于同一個(gè)面內(nèi)，所述面為平面或曲面。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述半導(dǎo)體材料單元為二維的半導(dǎo)體材料單元。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述二維的半導(dǎo)體材料單元包括至少一個(gè)光照響應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述半導(dǎo)體材料單元為三維的半導(dǎo)體材料單元。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述三維的半導(dǎo)體材料單元包括由上至下依次層疊設(shè)置的多個(gè)半導(dǎo)體材料層。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述半導(dǎo)體材料層包括至少一個(gè)光照響應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述三維的半導(dǎo)體材料單元包括由內(nèi)至外依次層疊設(shè)置的多個(gè)半導(dǎo)體材料層。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述半導(dǎo)體材料層包括至少一個(gè)光照響應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

在上述超材料系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述可調(diào)光源包括控制單元、移動單元和發(fā)光單元，所述發(fā)光單元設(shè)置為能夠向相對應(yīng)的所述超材料組發(fā)射光波，所述控制單元設(shè)置為能夠控制所述發(fā)光單元的發(fā)光頻率、發(fā)光時(shí)間以及所述移動單元的移動方式；所述移動單元設(shè)置為能夠調(diào)節(jié)所述發(fā)光單元的光照位置和/或光照角度。