[发明专利]一种压缩电磁波的超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种压缩电磁波的超材料。

背景技术

众所周知，柱面镜又可称之为自聚焦透镜，它是通过类似光纤的原理，通过特殊的制造加工手段，使透镜的折射率发生变化，其口径一般都很小，大概在2mm左右，最细的也有几个微米的，它可以制成P/4，P/2，...等形式的(其中P为截距)，其中P/4的柱面镜它的焦点就在端面上，也即：焦距＝P/4。

通常，柱面镜主要分为平凸柱面透镜与平凹柱面透镜，主要用于传导光纤的光能量会聚，它的性质类似于普通的透镜(主要是光学性能参数、指标等)，但其又有些微小的区别：柱面镜是非球面的透镜，可以有效减小球差和色差等光学损失；由于柱面镜的折射率沿径向变化，可改变水平入射光线的传播方向，而不改变垂直入射光线的传播方向，即可应用于一个方向对光线的传播进行改变，另一个方向的光线传播没有要求的场合，如用柱面镜将扩散型光源折射聚焦成线光源。

随着社会的发展和节能经济的需求，找到一种材料保持柱面镜的折射聚焦性，同时更有效地降低透镜的光学损失成为了人们研究的新动向和发展趋势。

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。

超材料由介质基材和设置上基材上的多个人为结构组成，可以提供各种普通材料具有和不具有的材料特性。单个人为结构大小一般小于1/10个波长，其对外加电场和/或磁场具有电响应和/或磁响应，从而具有表现出等效介电常数和/或等效磁导率，或者等效折射率和波阻抗。人为的结构的等效介电常数和等效磁导率(或等效折射率和波阻抗)由单元几何尺寸参数决定，可人为设计和控制。并且，人为结构可以具有人为设计的各向异性的电磁参数，从而产生许多新奇的现象，为实现电磁波的影响提供了可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种保持有柱面镜的折射聚焦性、同时更有效地降低透镜的光学损失、体积小、简单、易于实现以及成本低的压缩电磁波的超材料。

本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：提供一种压缩电磁波的超材料，包括：基材以及多个人造微结构，所述基材分成多个晶格，一个人造微结构置于一个晶格中形成一个单元，所述超材料分成多个区段，每一区段折射率由大到小渐变，所述每一区段长度满足下列公式：

所述每一区段的单元折射率满足以下公式：

ny=nmax-(nmax-nmin)c/f×(y2+s2-yi-12+s2);]]>其中，

i为所分区段数，取值为自然数，当i＝1时，y₀＝0；

n_max为超材料各区段上的单元最大折射率；

n_min为超材料各区段上的单元最小折射率；