[发明专利]基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构

说明书

本发明公开了基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构，属于超材料技术领域。基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构，包括：一介质基板，介质基板呈矩形；一工型金属线，刻蚀于介质基板的上表面，工型金属线的长边与介质基板的长边方向的对称轴平行；第一谐振器，刻蚀于介质基板的上表面，位于工型金属线长边的一侧；第二谐振器，刻蚀于介质基板的上表面，与第一谐振器对称设置于工型金属线长边的另一侧，第一谐振器与第二谐振器均是由宽度相同，长度不同的长方形结构旋转7次构成的螺旋结构。本发明利用电环偶极子谐振和电偶极子谐振之间电磁场的破坏性干涉，抑制超材料的辐射损耗，提高传输系数。

技术领域

本发明属于超材料技术领域，尤其涉及一种基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构。

背景技术

超材料是一种人工电磁结构，由于其组成元素可以任意设计，因此它具有很多异常的电磁特性，例如，电磁隐身、电磁感应透明效应、非对称传输、极化控制等，而这些特性利用自然材料是无法实现的。尽管超材料具有很多重要的电磁特性，但是其性能受到损耗发生的限制。特别是，当损耗很大时，超材料以及基于超材料器件的性能发生恶化，甚至无法工作。

超材料的损耗包括两部分：欧姆损耗和辐射损耗。欧姆损耗可以通过使用良导体或是全介质材料来降低。而占主导作用的辐射损耗可以利用亮态谐振和暗态谐振之间电磁场的破坏性干涉得到抑制，即经典的电磁感应透明效应。一般来说，电偶极子谐振用作亮态谐振，磁偶极子谐振用作暗态谐振。而作为第三类谐振的环偶极子谐振常常被人们所忽略，这是因为环偶极子的电磁特性通常被更强的电谐振和磁谐振所覆盖。目前，许多研究表明这种环偶极子谐振具有很多重要的电磁应用，特别是基于环偶极子的超材料薄弱地耦合电磁波，其辐射损耗非常低。因此，将电磁感应透明效应和环偶极子谐振有效地结合在一起，能够最小化超材料的辐射损耗。虽然近年来有研究小组提出基于环偶极子谐振的电磁感应透明超材料，但是其单元结构要么是三维的，不便于与现有的微波毫米波电路集成在一起，要么其结构复杂，不便于高频段的加工制造。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前超材料的损耗大，结构复杂和不便于集成的缺点问题，现提供一种结构简单、厚度薄、便于集成的基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构。

基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构，包括：

一介质基板，所述介质基板呈矩形；

一工型金属线，刻蚀于所述介质基板的上表面，所述工型金属线的长边与所述介质基板的长边方向的对称轴平行，所述工型金属线的中心与所述介质基板的中心重合；

第一谐振器，刻蚀于所述介质基板的上表面，位于所述工型金属线长边的一侧；

第二谐振器，刻蚀于所述介质基板的上表面，与所述第一谐振器对称设置于所述工型金属线长边的另一侧，所述第一谐振器与所述第二谐振器均由宽度相同，长度不同的长方形结构旋转7次构成的螺旋结构。

优选的，所述介质基板的长度为16mm，宽度为9.2mm，介电常数为4.3，损耗角正切为0.01。

优选的，所述工型金属线的短边的长度为4mm，宽度为1mm，长边的长度为13.2mm，宽度为1mm。

优选的，所述第二谐振器的螺旋结构相对于所述第一谐振器以所述工型金属线的中心为圆心旋转了180度。

优选的，所述基于环偶极子谐振的低损耗电磁感应透明超材料结构的厚度为0.5mm。

优选的，旋转7次构成的螺旋结构中的所述长方形结构的长边沿旋转的方向的顺序，长度依次为1.65mm，1.2mm，2.8mm，1.9mm，3.5mm，2.6mm，3.5mm，旋转7次构成的螺旋结构中的所述长方形的宽度均相同，所述宽度为1mm。