[发明专利]偏折电磁波的超材料

说明书

技术领域

本发明涉及电磁通信领域，更具体地说，涉及一种偏折电磁波的超材料。

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。基材可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个立方体形基材单元，每个基材单元上附着有一个人造微结构从而形成一个超材料单元，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。每个超材料单元上的人造微结构相同或者不完全相同。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、“工”形的金属丝等。

由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基材本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的超材料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，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。

像非均匀材料能使电磁波偏折一样，人们也在寻找能够使电磁波偏折的超材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种偏折电磁波的超材料。

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，包括沿x方向堆叠成一体的多个超材料片层，每个超材料片层包括以垂直于x方向的y方向为列、以同时垂直于x、y方向的z方向为行阵列排布的多个超材料单元，每个超材料单元具有完全相同的基材单元和附着在所述基材单元上人造微结构，每行所述超材料单元的折射率相同，每列所述超材料单元的折射率依次为a₁，a₂，a₃，……，a_s，b₁，b₂，b₃，……，b_q，各个折射率满足：a₁≤a₂≤a₃……≤a_s，b₁≤b₂≤b₃……≤b_q；其中b₁＜a_s，且s、q均为不小于2的自然数；所述人造微结构为非90度旋转对称结构，且至少部分所述人造微结构的折射率椭球的非寻常光光轴均不垂直且不平行于y方向。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，每列所述超材料单元的折射率还具有如下关系：(a₂-a₁)≥(a₃-a₂)……≥(a_s-a_s-1)≥(b₂-b₁)≥(b₃-b₂)……≥(b_q-1-b_q)。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，上述折射率还具有如下关系：a₁＝b₁，a_s＝b_q，q＞s。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，每个超材料单元的边长不大于入射电磁波波长的1/10。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，沿z方向的每行超材料单元的各个人造微结构其对应的各个折射率椭球的非寻常光光轴相互平行。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，沿y方向的每列超材料单元的各个人造微结构其对应的各个折射率椭球的非寻常光光轴依次顺时针方向旋转，且折射率为b_q的一行人造微结构其折射率椭球的非寻常光光轴平行于y方向。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，所述多个超材料片层的折射率分布完全相同，使得沿x方向的每一堆叠行的超材料单元的折射率保持不变。

在本发明所述的偏折电磁波的超材料中，各人造微结构的形状几何相似但尺寸随折射率的增大或随折射率的减小而减小。

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“工”字形或雪花形。

实施本发明的偏折电磁波的超材料，具有以下有益效果：本发明采用分段式的折射率变化，而不是逐渐增大的方式，使得入射电磁波能向大致相同的方向偏折，同时增大了折射率变化率，使得超材料可以制作得更薄。

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是每个超材料片层的结构示意图；