[发明专利]电磁波垂直入射S型负折射材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种S型负折射材料，特别涉及一种电磁波垂直入射S型负折射材料。

背景技术

负折射材料主要是指在一定的电磁波频段内，介电常数ε和磁导率μ同时为负，从而导致在这一频段内电磁波进入该类介质后同时呈现负折射现象的一类材料。

参照图7，文献“Free-standing THz electromagnetic Metamaterials Optics Express，2008，16，13773”公开了一种基于S型负折射材料，这种负折射材料的介质基板2是覆铜板，负折射率材料的基本单元由反对称S型覆铜片1构成。当电磁波垂直材料表面入射时，相邻基本单元S型覆铜片1间存在耦合作用，在入射波磁场激励下形成感应环形电流，这种环形电流产生与入射波磁场方向相反的磁偶极矩，从而产生负磁导率，金属自身的电谐振形成负的介电常数，进而产生有效折射率为负。虽然这种基于S型的负折射材料结构简单，但是对于垂直入射电磁波而言，相邻S型单元耦合作用是产生负折射率的关键因素，孤立的一个单元由于S构型平面与电磁波磁场方向平行，无法形成磁偶极矩和负折射效应，这对负折射率材料的制备和实际应用带来了一定的限制。

发明内容

为了克服现有的基于S型负折射材料对于垂直入射电磁波无法形成磁偶极矩和负折射效应的不足，本发明提供一种电磁波垂直入射S型负折射材料。这种负折射材料由位于介质基板正反面的覆铜片和穿过介质基板的覆铜过孔构成S型结构，相邻两个S型结构成反对称排列，组成S型负折射率材料的基本单元。这种负折射率材料平面在与入射波磁场方向垂直时，在电磁波磁场激励下，S型结构形成环形电流产生磁偶极矩，进而产生负折射率。本发明S型负折射材料的负折射率产生取决于基本单元自身的谐振，不依赖基本单元间的耦合作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电磁波垂直入射S型负折射材料，包括覆铜片1和介质基板2，其特点是由位于介质基板2正反面的覆铜片1和穿过介质基板2的覆铜过孔3构成S型结构，相邻两个S型结构成反对称排列，组成S型负折射率材料的基本单元，电磁波垂直入射S型负折射材料由若干基本单元组成。覆铜片1是长方形且尺寸相同，平行于电场极化方向排列，覆铜过孔3是圆柱形，尺寸与介质基板2的厚度相等，垂直于电场极化方向排列，覆铜过孔3与位于介质基板2正反两面的覆铜片1首尾相连。

所述介质基板2的厚度是0.50～5.00mm。

所述覆铜片1的厚度是0.05～0.10mm。

本发明相比现有技术的有益效果是：由于这种负折射材料由位于介质基板正反面的覆铜片和穿过介质基板的覆铜过孔构成S型结构，相邻两个S型结构成反对称排列，组成S型负折射率材料的基本单元。这种负折射率材料平面在与入射波磁场方向垂直时，在电磁波磁场激励下，S型结构形成环形电流产生磁偶极矩，进而产生负折射率。本发明S型负折射材料的负折射率产生取决于基本单元自身的谐振，不依赖基本单元间的耦合作用。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明电磁波垂直入射S型负折射材料单元结构的立体示意图。

图2是本发明电磁波垂直入射S型负折射材料平面示意图。

图3是实施例1所制作的电磁波垂直S型负折射材料的透射反射频谱。

图4是实施例1所制作的电磁波垂直S型负折射材料的有效折射率频谱。

图5是实施例2所制作的电磁波垂直S型负折射材料的透射反射频谱。

图6是实施例2所制作的电磁波垂直S型负折射材料的有效折射率频谱。

图7是背景技术基于S型负折射材料单元结构的立体示意图。

图中，1-覆铜片；2-介质基板；3-覆铜过孔。

具体实施方式

以下实施例参照图1～6。

实施例1。本发明电磁波垂直入射S型负折射材料包括覆铜片1、介质基板2、覆铜过孔3。采用印刷电路板技术，覆铜片1是长方形，尺寸相同，有四个，且平行于电场极化方向排列；覆铜过孔3有六个，每个覆铜片1两端与覆铜过孔3相连，正反面各一个覆铜片1连同三个覆铜过孔一起连接成垂直于介质基板2的S型结构，相邻两个S成反对称排列，在垂直于介质基板的电磁波激励下，负折射材料单元内两个S型产生方向相反的感应环形电流，这种环形电流产生与入射波磁场方向相反的磁偶极矩，从而产生负磁导率，进而与金属自身的电谐振协同工作，产生负折射率。