[發明專利]一種由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室

在審

• 申請號: 202110309287.6
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113063452A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 王琦龍;穆慧惠;翟雨生
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室，其特征在于，該低電磁擾動原子氣室為六面體狀，包括具有理想電導體特性上下平行的第一表面(1)、第三表面(3)，具有理想磁導體特性前后平行的第二表面(2)、第四表面(4)，左右平行的對電磁波具有高透射性能第五表面(5)，和與之相對的具有高吸收率特性的第六表面(6)。

2.如權利要求1所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室，其特征在于：所述的第六表面(6)由一種基于玻璃基底的超材料構成，該超材料由亞波長厚度的、小型化、二維周期陣列單元構成，對特定頻率或者某一帶寬頻率具有較高的吸收率，該吸收頻率可以通過對陣列單元的結構進行設計實現調節，視為電磁吸波體。

3.如權利要求2所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室，其特征在于：所述二維周期陣列單元，可利用圖案化的石墨烯結構構造陣列單元，通過外加電壓的方式，實現對吸波頻率的動態調諧。

4.如權利要求1所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室，其特征在于：所述第一表面(1)及第三表面(3)具有理想電導體特性，即電場切向分量和磁場法向分量為零，該表面通常可通過在玻璃表面鍍金屬薄膜實現。

5.如權利要求1所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室，其特征在于：所述第二表面(2)、第四表面(4)具有理想磁導體特性，即磁場切向分量和電場法向分量為零，該表面可利用認為設計的亞波長金屬陣列結構實現。

6.一種如權利要求1、2、3、4或5所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室的制備方法，其特征在于，該制備方法具體如下：

步驟一、超材料結構設計：利用電磁仿真軟件，設計第二表面(2)、第四表面(4)、第六表面(6)要求的超材料結構。

步驟二、電磁超材料加工：利用薄膜金屬制備方法，在玻璃基材上制備金屬薄膜，之后根據設計結構情況利用光刻工藝對金屬薄膜進行結構化處理，來加工出符合第一表面(1)、第三表面(3)、第二表面(2)、第四表面(4)、第六表面(6)要求的超材料；

步驟三、氣室封裝：采用鍵合工藝將所述六個表面結合為立方體，該方法需要在任一表面預留金屬氣體充氣管道；

步驟四、原子氣體填充：將真空系統與充氣管道相接，向所述氣室內填充原子蒸氣，原子氣室加工過程完成；

步驟五、外接電源：若采用石墨烯結構，則需要在第六表面(6)焊接引腳，之后連接電源。

7.如權利要求6所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的超材料結構，基底材料為具有耐高溫、硬度高、透光性強的高硼硅玻璃。

8.如權利要求6所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室的制備方法，其特征在于，所述步驟二中薄膜金屬制備方法采用磁控濺射或熱蒸鍍工藝。

9.如權利要求6所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室的制備方法，其特征在于，所述步驟二的電磁超材料加工，還能將超材料結構通過化學刻蝕的方法制備成柔性微帶線路板，通過紫外光固化，將其粘附于玻璃表面。

10.如權利要求6所述的由電磁超材料構成的低電磁擾動原子氣室的制備方法，其特征在于，所述在任一表面預留金屬氣體充氣管道，考慮到加工及性能影響，預留金屬氣體充氣管道優先選擇第第一表面(1)、第三表面(3)、第五表面(5)。