[发明专利]一种偏折电磁波的超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种偏折电磁波的超材料。

背景技术

目前，超材料(metamaterial)作为一种材料设计理念以及研究前沿，越来越引起人们的关注，所谓超材料，是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通的超常材料功能。

迄今发展出的“超材料”包括：“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等，超材料性质往往不主要决定与构成材料的本征性质，而决定于其中的人工结构。

现有技术对于实现电磁波的偏折是利用机械调节的方式改变电磁波的方向，这种机械调节的方式实现电磁波偏折的方法不够灵活，很难进行方便的调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的实现电磁波的偏折设计不灵活以及成本高等缺陷，提供一种体积小、简单、易于实现以及成本低的对电磁波进行偏折的超材料、方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种偏折电磁波的超材料，包括：介质基板以及若干人造微结构，所述介质基板分成若干晶格，所述人造微结构置于所述晶格中，所述超材料至少存在一区段，所述区段的若干人造微结构与介质基板的等效介电常数ε与等效磁导率μ之乘积呈线性变化。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述人造微结构在所述的晶格中呈周期性均匀分布。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述等效介电常数ε与等效磁导率μ通过在介质基板选定的情况下，通过改变人造微结构的图案、设计尺寸和/或人造微结构在空间中的排列通过仿真而获得数值，所述的图案为“工”字型或“工”字型的衍生型。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述人造微结构为附着在介质基板上的金属线，所述金属线为铜线或银线。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述金属线通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或粒子刻的方法附着在介质基板上。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述的介质基板由陶瓷材料、环氧树脂或聚四氟乙烯制得。

实施本发明的偏折电磁波的超材料，具有以下有益效果：

1.体积小，不占用过多的空间；

2.简单、易于实现、低成本，通过超材料对电磁波加以偏折，不依赖电磁波偏折设备的种类及形状；

3.具有广泛的应用前景，超材料通过对电磁波的偏折，所以可以使电磁波从一个方向转为另外一个方向、可偏折电磁波波束、可用于制造高定向度天线、实现完美透镜、生成各种奇异的现象。

附图说明

图1是本发明第一实施例一种电磁波偏折超材料结构方框图；

图2是本发明第二实施例一种电磁波偏折超材料结构方框图；

图3是单元结构与折射率的线性变化图；

图中各标号对应的名称为：

10介质基板，20人造微结构。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

电磁波的折射率跟物质的介电常数ε和磁导率μ的乘积(以折射率表示)有关系，当一束电磁波由一种介质传播到另外一种介质时，电磁波会发生折射，且，向折射高的区位偏折。

超材料可以对电场或者磁场，或者两者同时进行响应。对电场的响应取决于超材料的介电常数ε，而对磁场的响应取决于超材料的磁导率μ。通过对超材料空间中每单元的介电常数ε与磁导率μ的精确控制，我们可以实现通过超材料对电磁波的偏折，该单元可以为介质基板与人造微结构的组合结构，也可以是介质基板本身的一单元。

请参阅图1及图3，在本发明实例一中，一种偏折电磁波的超材料，包括：介质基板10以及若干人造微结构20，介质基板10沿横向纵向分成若干晶格，所述人造微结构20置于晶格中，当电磁波从第一介质通过所述的超材料时，电磁波通过的若干人造微结构20与介质基板10的等效介电常数ε与等效磁导率μ之乘积呈线性变化，变化规律如图3所示，基于此，通过超材料的电磁波向同一方向偏折。