[发明专利]基于广义折射定律的电磁波调控透镜加工参数的获得方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透镜的加工参数的获得方法，属于电磁学领域。

背景技术

传统超常媒质对电磁波的调控是利用电磁波在其中传播所产生的累积相位变化，来实现对电磁波传播方向、空间分布等有效控制。其中较为典型的应用包括负折射透镜，平板电波聚焦透镜，电磁隐身衣等。基于此类人工电磁媒质的电磁器件，在电磁波传播的分界面上，始终满足传统的折射定律，即对于反射角θ_r和入射角θ_i存在如下关系：

n_isin(θ_r)=n_isin(θ_i)，其中n_i为入射介质折射率；对于折射角θ_t和入射角θ_i满足

n_tsin(θ_t)=n_isin(θ_i)，其中n_t为折射介质折射率。由于此类器件对电磁波的调控是基于电磁波传输的累积相位差的，而决定其累积相位差值有两个因素：媒质的介电特性和厚度。一般来说，媒质的厚度需要和波长可比拟或者大于波长，因此基于传统折射定律的电磁波调控器件存在厚度极限：在电磁波传播方向上透镜厚度不能任意减小。由此导致的透镜重量及介质损耗也是不可避免的，这在很大程度上限制了传统透镜的适用范围。本设计基于广义折射定律，提出了一种超薄的折射透镜，解决了传统透镜的厚度限制难题，有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明目的是为了解决基于传统折射定律的电磁波调控器件存在厚度极限，不能有效调控电磁波的问题，提供了一种基于广义折射定律的电磁波调控透镜加工参数的获得方法。

本发明所述基于广义折射定律的电磁波调控透镜加工参数的获得方法，该电磁波调控透镜的加工参数的获得方法为：

步骤一、当入射角θ_i为0°时，根据广义折射定律求得所要折射角为θ_t时所需的分界面相位梯度dΦdx=ntsin(θt)2πλ0;]]>

步骤二、利用旋转单元结构光轴的方法来实现分界面上的常数梯度的相位分布的过程为：

对于边长为a的透镜的单元结构，其中a为正整数，电场为沿X轴和Y轴极化的垂直入射电磁波，透射系数为t_x和t_y，在第一阶谐振频点处，t_x=1，t_y=0，

此时，对于左旋极化的垂直入射电磁波，根据透射场公式得到透射场中含有两个分量，该两个分量的旋向分别为左旋和右旋，且它们的幅值相等；右旋分量会引入一个为2θ的相位差，其中，θ为单元结构的旋转角度；

在一个周期内，单元旋转的最大角度为π，单元分布为每个单元沿X轴正方向旋转0.1π，透射场中右旋分量的相差变化为[0,2π]；对于左旋圆极化入射波，此人工结构表面具有dΦ/dx=2π/(10·a)的常数相位梯度；

步骤三、根据步骤一和步骤二，计算要求的折射角所对应的单元结构边长a的值：

a=λ/10×n_tsin(θ_t)；

获得基于广义折射定律的电磁波调控透镜的加工参数。

本发明的优点：

本发明能够在设计阶段透镜的物理特性获得更合理的加工参数，根据本发明获得的加工参数制作的透镜具有高透射率的特点，克服了传统透镜厚度极限的缺点，具有单元小，厚度薄，厚度仅为0.035mm，相当于微波波段的波长，该透镜具有超薄的特点。

本发明适用于电磁波调控透镜的设计、加工领域。

附图说明