[发明专利]利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调控共振腔中电磁波行为的方法，特别涉及一种利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法。

背景技术

调控共振腔中电磁波行为的方法，通常需要对共振腔本身的物理结构和属性进行调整，大多数情况下就需要对共振腔进行直接的操作。以法布里-珀罗共振腔(Fabry-Perot cavity)为例，需要调整反射镜的反射率和反射镜之间的距离。

变换光学器件是一种用特异材料构成的电磁波器件，比如一种由C.T.Chan研究小组设计的远程隐身衣，就是变换光学器件的一种。这种特异材料，是一种人工制作的周期性结构，其中包含由金属周期性结构单元构成的人工振子，如：金属开口环、金属线阵列等，电磁波能与这些人工振子发生共振，从而实现各种特殊的介电常数和磁导率。这种人工材料的特性最早由英国物理学家J.B.Pendry在理论上提出设计方案，并于2001年由R.A.Shelby小组在用直径为3毫米左右的微波段上实验上予以实现。现在有些研究小组已经在红外，近红外等近光频区域实现了这些特殊的介电常数ε和磁导率μ。这种材料有着一系列的新奇的电磁特性，诸如负折射、反常多普勒效应、克服衍射极限的超棱镜效应等等，其中比较重要的是可以用它来实现在微波阶段的变换光学器件的设计。通常，其介电常数和磁导率是各向异性的，当满足一定性质的时候，在主轴坐标系下的各张量元通常表示为：介电常数其中ε_r≠ε_θ≠ε_z，磁导率r，θ，z为圆柱坐标下的空间表示。

因此，如何利用变换光学器件实现对共振腔中电磁波行为的有效调控，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法，包括步骤：1)根据待调控的共振腔的品质因子Q或共振频率ω需要被调控的范围，确定所述待调控的共振腔界面反射系数或等效腔长的调控范围；2)根据预先设定的变换光学器件与所述待调控的共振腔之间的空间位置、及所确定的反射系数或等效腔长的调控范围确定变换光学器件的材料特性，进而选取相应的用于调控所述待调控的共振腔的变换光学器件；3)将所选取的变换光学器件和所述待调控的共振腔按照所述预先设定的空间位置相应放置；以及4)根据所选取的变换光学器件的介电常数和磁导率特性确定能被有效调控的电磁波频率范围，使处于所确定的电磁波频率范围内的电磁波自所述待调控的共振腔中发射后，即能受到放置在相应位置的变换光学器件对其品质因子或共振频率的调控。

其中，所述待调控的共振腔的品质因子Q的表达式可为：所述待调控的共振腔的共振频率ω可满足条件：kd＝ndω/c＝mπ，r₁和r₂分别为所述待调控的共振腔的两个反射镜S₁和S₂的反射系数，k为电磁波在所述待调控的共振腔中的波矢，d为两个反射镜S₁和S₂之间的距离，n为所述待调控的共振腔中工作介质的折射率，m为正整数。

此外，所述待调控的共振腔可为吸收腔、激光腔、介质腔或一般的信号调控腔；各腔体能发射的电磁波包括：可见光、红外光及微波等；所述调控方法可实现远程的信号调幅和调频。

综上所述，本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法通过按照具体共振腔的远程调控要求选取合适的变换光学器件，可在一定条件下，对共振腔的品质因子Q、共振频率ω和出射能流进行远程调控，以及实现电磁波行为(如信号的幅度和频率)的远程调控。

附图说明

图1为本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法的操作流程示意图。

图2为本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法中变换光学器件与不同类型共振腔的位置关系示意图。

图3为本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法对吸收腔进行远程调控的示意图。

图4为本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法对激光腔进行远程调控的示意图。

图5为本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法对介质腔进行远程调控的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的利用变换光学器件远程调控共振腔中电磁波行为的方法至少包括以下步骤：