[发明专利]电磁波平移元件

说明书

技术领域

本发明涉及电磁通讯领域，更具体地说，涉及一种利用超材料制成的电磁波平移元件。

背景技术

超材料是一种新型材料，是由非金属材料制成的基材和附着在基材表面上或嵌入在基材内部的多个人造微结构构成的。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、I形的金属丝等。每个人造微结构及其附着或占据的部分基材构成一个超材料单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的，每个晶格即相当于上述的人造微结构及基材构成的超材料单元。

由于人造微结构的存在，每个上述单元整体具有一个等效的介电常数和磁导率，因此所有的单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的介电常数和磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。

对于现有的材料，要实现电磁波的平移，需要使用均质的各向异性材料例如石英等晶体，由于这些晶体大都是天然的，天然晶体的尺寸有限，而人工制造晶体通常也很难做得很大，如果将多个制得的晶体拼接或粘合从而制成较大的晶体，其结合面或粘合面上的折射和反射，会影响整体对电磁波的平移效果。因此，对于大面积的接收电磁波并实现电磁波平移的元件，人们只能着眼于采用超材料来实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的各向异性晶体其尺寸大小受限、不能获得大面积接收并平移电磁波的缺陷，提供一种超材料制成的电磁波平移元件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电磁波平移元件，包括至少一个超材料片层，每个片层包括片状的基材和附着在所述基材上的多个人造微结构；每个所述人造微结构为非90度旋转对称结构，使得整个所述电磁波平移元件呈各向异性；每个人造微结构的折射率椭球完全相同，且各个折射率椭球的的非寻常光光轴相互平行，各个非寻常光轴均不垂直且不平行于入射电磁波的传播方向，从而使得所述电磁波平移元件的光学主轴不垂直且不平行于入射电磁波的传播方向。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述多个人造微结构均相同且相互平行地均匀排布在所述基材上，使得其折射率椭球大小相同且非寻常光光轴相互平行。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述电磁波平移元件包括多个超材料片层，所述多个超材料片层沿垂直于所述超材料片层表面的方向堆叠从而成为一体。

在本发明所述的电磁波平移元件中，每个所述人造微结构为由至少一根金属丝组成的具有几何图案的平面或立体结构。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述人造微结构为轴对称结构。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述人造微结构为“工”字形、“十”字形或椭圆形。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述人造微结构为非对称结构。

在本发明所述的电磁波平移元件中，所述人造微结构为任意三角形、四边形或不规则闭合曲线。

实施本发明的电磁波平移元件，具有以下有益效果：由于采用完全相同的多个超材料片层叠加而成，每个超材料片层可以设计相同的人造微结构，因此加工和设计上非常简便，且通过叠加足够多的片层可制得足够大的尺寸，以满足各种极端应用条件的需求。每个人造微结构设计成各向异性且其折射率椭球的非寻常光光轴n_e方向与需要响应的入射电磁波方向不垂直且不平行即可。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的电磁波平移元件的第一实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例的其中一个人造微结构的主视图；

图3是本发明第二实施例的主视图；

图4是本发明第三实施例的主视图；

图5是本发明第四实施例的主视图；

图6是本发明第五实施例的主视图；

图7是本发明第六实施例的超材料单元的结构示意图；

图8是由图7所示超材料单元阵列构成的超材料片层的结构示意图；

图9是由多个图8所示超材料片层堆叠构成的电磁波平移元件的结构示意图。

图中各标号对应的名称为：

1基材，2人造微结构，4超材料单元，5折射率椭球，n_e非寻常光光轴，n_o寻常光光轴，60第一金属丝，61第二金属丝，70水平金属丝，71数值金属丝，80长金属丝，81短金属丝。

具体实施方式