[发明专利]一种汇聚电磁波的超材料

说明书

技术领域

本发明涉及电磁通信领域，更具体地说，涉及一种利用超材料制成的汇聚电磁波的超材料。

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方形基材单元，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。

像透镜能汇聚平行光到一点上一样，人们也在寻找能够将平面电磁波汇拢甚至汇聚到一点上的超材料，只是现有技术尚未做到这一点。

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，提供一种汇聚电磁波的超材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汇聚电磁波的超材料，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，每行的各个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_m，c₁，c₂，c₃，……，c_p，各个折射率满足：a₁≤a₂≤a₃……≤a_s，c₁≥c₂≥c₃……≥c_p；其中b₁＜a_s，b_m＜c₁，且s、p均为不小于2的自然数，m为不小于1的自然数；所述人造微结构为非90度旋转对称结构，且其折射率椭球的非寻常光光轴不垂直且不平行于y方向。

在本发明所述的汇聚电磁波的超材料中，所述b₁，b₂，b₃，……，b_m之间存在以下关系：b₁≤b₂≤b₃……≤b_q，b_q≥b_q+1≥b_q+2≥b_q+3……≥b_m，且q为小于m的自然数。

在本发明所述的汇聚电磁波的超材料中，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)，(b_q-b_q+1)≤(b_q+1-b_q+2)≤(b_q+2-b_q+3)……≤(b_m-1-b_m)≤(c₁-c₂)≤(c₂-c₃)≤(c_p-1-c_p)。