[发明专利]一种两层柱状结构幻觉装置

说明书

本发明公开了一种两层柱状结构幻觉装置，所述幻觉装置为核壳结构，包括中心圆柱和壳层；所述中心圆柱为均匀各向同性的材料，半径为r_c，介电常数和磁导率分别为ε_c和μ_c；所述壳层为中心圆柱外覆盖的一层均匀各向同性的材料，外半径为r_s,介电常数和磁导率分别为ε_s和μ_s；所述核壳结构在电磁散射上等效为另一个不同大小、不同材质的柱状目标物体，相应的半径、介电常数和磁导率分别为r_t、ε_t和μ_t。本发明设计的是一种两层柱状结构的幻觉装置，采用的是两层均匀各向同性的材料，相比于之前的由变换光学设计出来的各向异性不均匀材料的幻觉装置，本发明具有结构简单，材料参数易于实现等优点。

技术领域

本发明属于电磁技术领域，具体涉及一种两层柱状结构幻觉装置。

背景技术

2006年，J.B.Pendry提出了变换光学理论，该理论基于麦克斯韦方程在坐标变换中形式的不变性，可以通过选择合适的坐标变换来任意地控制电磁波的传播，采用该理论设计了很多新颖的功能性器件。其中，C.T.Chan研究小组基于变换光学理论提出了幻觉光学的概念，可使某个物体的电磁散射等效为另一个不同大小、不同材质和不同形状物体的散射，从而产生幻觉。该器件由两部分组成：一部分用来抵消原物体产生的散射，称为互补材料；另一部分用来产生一个新的虚幻物体，称为恢复材料。由变换光学设计出来的幻觉装置是各向异性不均匀的材料，实现起来非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种两层柱状结构幻觉装置。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种两层柱状结构幻觉装置，所述幻觉装置为核壳结构，包括中心圆柱和壳层；

所述中心圆柱为均匀各向同性的材料，半径为r_c，介电常数和磁导率分别为ε_c和μ_c；

所述壳层为中心圆柱外覆盖的一层均匀各向同性的材料，外半径为r_s,介电常数和磁导率分别为ε_s和μ_s；

所述核壳结构在电磁散射上等效为另一个不同大小、不同材质的柱状目标物体，相应的半径、介电常数和磁导率分别为r_t、ε_t和μ_t。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的核壳结构和目标物体具有相等的散射系数，从而：

其中，和分别代表自由空间和目标物体中的波数，J_n和Y_n分别为第一类和第二类贝塞尔函数；

和分别代表中心圆柱和壳层中的波数。

上述的两层柱状结构幻觉装置的外半径远小于工作波长λ₀时，核壳结构需满足的约束为：

γ_t²(μ_t-μ₀)＝-γ_s²μ₀+μ_c-μ_s+γ_s²μ_s,n＝0, (7)