[发明专利]一种光频本征型超常电磁介质材料及其制备与应用方法

权利要求书

1.一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于：以透明光学晶体为基质晶体，以三价稀土离子为掺杂离子，将两种稀土离子均匀掺杂在基质晶体中所形成的光频本征型超常电磁介质材料；所述两种稀土离子分别提供负介电常数和提供负磁导率；其中稀土离子总摩尔数占基质晶体摩尔数的0.1％～10％；两种稀土离子的摩尔比为1:1～1:10，其中提供负介电常数的稀土离子的含量不大于提供负磁导率的稀土离子的含量，且要求提供负介电常数的稀土离子的电偶极跃迁能级对和提供负磁导率的稀土离子的磁偶极跃迁能级对满足简并条件；该材料能够利用同一波长处的电偶极跃迁和磁偶极跃迁同时实现负介电常数和负磁导率，从而实现负折射率。

2.根据权利要求1所述的一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于：所述基质晶体为的Y₂O₃、La₂O₃、Y₃Al₅O₁₂、YAlO₃、LiNbO₃、CaWO₄、YVO₄、CaF₂、LaF₃或Ca₅(PO₄)₃F。

3.根据权利要求1所述的一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于：所述稀土离子为Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺或Yb³⁺。

4.一种如权利要求1所述的光频本征型超常电磁介质材料的制备方法，其特征在于，具体方案如下：

将两种稀土离子同时掺入到基质晶体中，其中稀土离子总摩尔数占基质晶体摩尔数的0.1％～10％；两种稀土离子的摩尔比为1:1～1:10，其中提供负介电常数的稀土离子的含量不大于提供负磁导率的稀土离子的含量，且要求提供负介电常数的稀土离子的电偶极跃迁能级对和提供负磁导率的稀土离子磁偶极跃迁能级对满足简并条件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述基质晶体为的Y₂O₃、La₂O₃、Y₃Al₅O₁₂、YAlO₃、LiNbO₃、CaWO₄、YVO₄、CaF₂、LaF₃或Ca₅(PO₄)₃F。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述稀土离子为Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺或Yb³⁺。

7.一种如权利要求1所述的光频本征型超常电磁介质材料的应用方法，其特征在于，具体方案如下：利用所选则的两种稀土离子同一波长处的电偶极跃迁和磁偶极跃迁同时实现负介电常数和负磁导率，从而实现负折射率；电磁共振跃迁的激发波长由选所择的稀土离子的能级结构决定，处于300 nm~2000 nm的波长范围内。