[发明专利]一种阻抗匹配元件

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种用于减小超材料对电磁波反射的阻抗匹配元件。

背景技术

光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。

然而超材料改变的是进入其内部的电磁波的电磁响应，对入射到超材料表面的电磁波仍然会因为折射率的突变造成电磁波被反射，使得最终超材料响应电磁波的效果降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种能使得电磁波入射到超材料功能层上时产生的反射电磁波减少的阻抗匹配元件。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种阻抗匹配元件，用于超材料功能层，所述阻抗匹配元件包括折射率分布不相同的第一至第M层匹配超材料片层，每一匹配超材料片层包括基材以及周期排布于所述基材上的多个人造微结构；所述第一至第M层匹配超材料片层中第i层匹配超材料片层上，以其中心点为圆心，半径为r处的折射率为：

ni(r)=nmini/M*nmain1-iM(r)]]>

其中，n_min为第一至第M层匹配超材料片层所具有的相同的最小折射率值，n_main(r)为所述超材料功能层的折射率分布。

进一步地，所述每一匹配超材料片层还包括覆盖于所述人造微结构上的覆盖层。

进一步地，所述每一匹配超材料片层还包括密封所述片层的密封物，所述密封物对电磁波无响应。

进一步地，所述密封物为泡沫。

进一步地，所述覆盖层与所述基材的材质和厚度均相同。

进一步地，所述覆盖层与所述基材的材质为高分子材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料。

进一步地，所述人造微结构为由铜线或银线构成的金属微结构，所述金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着于所述基材表面。

进一步地，所述金属微结构呈平面雪花状，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。

进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。

进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。

本发明利用超材料原理设置多层匹配超材料片层，使得超材料在沿着电磁波入射方向的折射率渐变，减小折射率突变，从而减小电磁波被反射带来的增益损失。

附图说明