[发明专利]一种超材料匹配层的折射率获取方法和电磁作用器件

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，具体而言涉及一种超材料匹配层的折射率获取方法和电磁作用器件。

背景技术

超材料是一个融合了电磁、微波、太赫兹、光子、先进工程设计、通信等学科的高度交叉新兴领域。

在研究材料对其它电磁波比如微波的响应的时候，材料中任何尺寸远小于电磁波波长的结构对电磁波的作用都可以用材料的整体参数介电常数和磁导率来描述。而在普通情况下，作为张量的介电常数和磁导率又由每个微结构对电磁波的响应决定。如果通过对材料中微结构的设计使材料具有需要的任意介电常数和磁导率分布，这也就是所述超材料。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超材料匹配层的折射率获取方法和电磁作用器件，以获得合适的超材料匹配层，从而能够抵消超材料匹配层表面反射的电磁波。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超材料匹配层的折射率获取方法，包括以下步骤：采用仿真方式使第一电磁波倾斜透过匹配层，匹配层包括第一匹配层和第二匹配层；获取用以描述和衡量匹配层对第一电磁波响应的数据，包括匹配层对应电磁波出射一侧表面的当前相位分布数据；获取当前相位分布与目标相位分布之间的差距信息；若相位分布之间的差距未达预期，改变匹配层的折射率分布，并返回获取匹配层对电磁波响应的数据的步骤，直至相位分布之间的差距达到预期。

其中，设定自电磁波激发源发出第二电磁波和所述第一电磁波，对应第一电磁波入射一侧的第一匹配层和对应第一电磁波出射一侧的第二匹配层对称分布。

其中，目标相位分布是第二电磁波传输至匹配层的对应第一电磁波入射一侧表面位置时的相位分布，并且位置是与第一电磁波从第二匹配层出射的位置相对称，目标相位与第一电磁波从第二匹配层出射位置的相位相差180度。

其中，获取用以描述和衡量超材料对第一电磁波响应的数据的步骤包括：利用仿真工具得到当前相位分布的数据，以获取用以描述和衡量匹配层的折射率分布对当前相位分布影响的数据。

其中，获取当前相位分布与目标相位分布之间的差距信息的步骤包括，采用评价函数来衡量并获取当前相位分布与目标相位分布之间的差距信息，差距信息为当前相位分布与目标相位分布两条函数曲线夹住的面积。

其中，匹配层的折射率沿着匹配层的表面方向变化，而在厚度方向上不变化。

其中，改变匹配层的折射率分布的步骤进一步包括：拟合所述要改变的匹配层的折射率分布，并通过改变拟合点的位置来改变所拟合的折射率分布。

其中，所述直至相位分布之间的差距达到预期的步骤进一步包括：直至第一匹配层整个表面的当前相位分布与目标相位分布之间的差距均达到预期。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电磁作用器件，包括：功能超材料及其表面设置的匹配层；匹配层对电磁波的折射率沿着匹配层的表面方向变化，并使得入射至匹配层的电磁波在匹配层与功能超材料之间分界面被反射出去后，与相应位置处入射的电磁波相抵消。

其中，匹配层对电磁波的折射率的分布沿着匹配层表面方向变化，而在厚度方向上不变化。

本发明的有益效果是：本发明通过仿真的方法，对任何角度斜入射的电磁波而言，不断改变超材料匹配层的折射率，并获取当前相位分布与目标相位分布之间的差距信息，判断改变折射率之后的相位是否达到预期，若达到预期后，即可得到合适的超材料匹配层。将所述超材料匹配层应用于超材料领域后，能够抵消超材料反射的电磁波，而且可以针对任何角度斜入射的电磁波来得到相应的匹配层，使入射电磁波和发射电磁波最大程度的相互抵消，降低电磁波的损耗。

附图说明

图1是本发明电磁作用器件一实施例的结构示意图；

图2是本发明超材料匹配层的折射率获取方法一实施例的流程图；

图3是本发明超材料匹配层的折射率获取方法一实施例在仿真计算时对匹配层进行对称设计的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明一实施例的目的是获得预定折射率分布的匹配层，并将其应用于各种结构表面，以使得使入射电磁波进入匹配层再被上述结构表面反射出匹配层后，和另一束入射电磁波最大程度的相互抵消，从而降低电磁波的损耗。