[发明专利]利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法

权利要求书

1.一种利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，将一束频率为狄拉克点频率的波沿垂直方向向光子晶体阵列照射，另外一束非狄拉克点频率的波沿水平方向穿过光子晶体阵列透射，两束波在光子晶体阵列中相交叠加，发生差频振荡，光波能量重新分配，在差频效应的作用下转换为两束沿不同方位的同频率的低频信号出射；具体包括以下步骤：

(1)选取一种光子晶体阵列，该光子晶体阵列的能带结构能够得到有效折射率为零的狄拉克点；

(2)制备光子晶体块体：

对选取的光子晶体阵列沿其晶格周期方向进行界面切割，入射界面和出射界面相互平行，沿入射界面和出射界面的垂直方向切割出其它界面，得到光子晶体块体，光子晶体块体的边长大于入射波波源的宽度；

(3)将光子晶体块体放置于低频发生装置中心，非狄拉克点频率的波和狄拉克点频率的波同时向光子晶体块体界面入射；当传导波在空间传播媒质中易发生散射时，使用波导保持其直线传播，否则不需要波导；波导是金属波导或光子晶体缺陷波导；

(4)多方位出射过程：

狄拉克点频率的波沿垂直方向向光子晶体块体界面入射，非狄拉克点频率的波沿与狄拉克点频率波的不同入射界面垂直入射，二者在光子晶体块体中发生交叠振荡，被调制成两束低频出射波，被调制后的两束低频出射波分别由光子晶体的不同出射界面处出射。

2.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(2)中的光子晶体块体的长度和宽度相同或不同，通过改变长宽比可调节出射波的强度。

3.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(2)中入射波为简谐平面波。

4.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(3)中非狄拉克点频率的波的入射和出射界面是光子晶体块体的晶格周期方向界面。

5.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中狄拉克点频率的波和非狄拉克点频率的波分别沿光子晶体块体的不同方位入射，对应光子晶体块体入射面的入射角都是0°。

6.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中狄拉克点频率是由光子晶体材料的本身性质决定的，狄拉克点频率的波在光子晶体中传播时，其相位处处相同，入射波与出射波的相位差为0。

7.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中狄拉克点频率的波和非狄拉克点频率的波的频率差Δω通过改变非狄拉克点频率进行调节，频率差直接影响出射波场的振荡频率，Δω越小，调制后的出射波频率越小，周期越大；反之Δω越大，调制后的出射波频率越大，周期越小。

8.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中狄拉克点频率的波和非狄拉克点频率的波具有相同的偏振方向，频率适用范围为与光子晶体能带结构对应的电磁波波段或声波。

9.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中被调制后的两束低频出射波具有相同的振幅振荡频率，谐振频率为两束入射波的频率差Δω。

10.根据权利要求1所述的利用狄拉克点差频效应实现多方位电磁波低频转换的方法，其特征是，所述步骤(4)中被调制后的低频出射波为多方位的同频率的振幅低频振荡合成波。