[实用新型]一种基于一维多层人工电磁结构的TM与TE波分离器

说明书

本实用新型公开了一种基于一维多层人工电磁结构的TM与TE波分离器，属于电磁技术领域。它包括集成基片，所述集成基片上设有一维多层电磁结构，所述一维多层电磁结构为(AB)ⁿ型，A介质层为负介电常数材料层，B介质层为双轴各向异性人工电磁材料层，n为大于1的自然数。该多层结构可以构成特殊的谐振结构，实现特定频率的电磁波的完全透射，实现不同频率的TE和TM电磁波在介质层中的传播和分离。

技术领域

本实用新型属于电磁技术领域，具体地说，涉及一种基于一维多层人工电磁结构的TM与TE波分离器。

背景技术

虽然40多年前Veselago提出负折射率概念，但由于自然界中不存在负折射材料，直到1996年，Pendry提出了实现负折射材料方法，Smith于2002年首次通过实验的方法实现负折射率后，人工电磁材料的研究受到越来越多的重视。由于人工电磁材料电磁参数的可变性，如可实现负电磁参数材料，单负介电常数材料(ε＜0，μ＞0)、单负磁导率材料(ε＞0，μ＜0)、渐变电磁参数材料等，电磁波在人工光介质中的性质得到了发现和研究，如人们在理论在研究了人工电磁材料的新颖特性和潜在应用，如用负折射率材料可以制作成超级透镜实现电光源的完美成像、超级波导、电磁波的旋转、电磁波的分裂、电磁隐身等。

虽然电磁波在人工材料的特性有很多潜在应用，但这些特性的讨论和研究绝大多数是基于理想的各向同性的电磁参数，而实际的人工电磁材料是通过周期性的或非周期性的结构组成，由于结构的不对称性，在制作中获得各向同性的电磁参数非常困难，且电磁波在各向异性的电磁材料的传播与各向同性的介质的传播有着不同的规律，因此研究各向异性的电磁人工材料特性有重要的实际意义。

公开日为2018年9月4日的中国专利201810259495.8公开了一种偏振分束元件和装置，所述偏振分束元件包括周期性交替叠加的电介质薄膜和金属薄膜，一层电介质薄膜和一层金属薄膜构成一个周期性重复单元，当光线以平行于偏振分束元件界面入射时，光线中的横电波(TE波)与横磁波(TM波)由于在偏振分束元件中的色散关系不同从而可以实现分离。但该发明主要应用于光波段电磁波TM和TE波的分离，不能用于微波段TM和TE波的分离。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于一维多层人工电磁结构的TM与TE波分离器，用各向异性的人工材料和金属构成的一维结构，实现微波段TM和TE波的完全分离。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种基于一维多层人工电磁结构的TM与TE波分离器，包括集成基片，所述集成基片上设有一维多层电磁结构，所述一维多层电磁结构为(AB)ⁿ型，A介质层为负介电常数材料层，B介质层为双轴各向异性人工电磁材料层，n为大于1的自然数。

进一步地，A介质层的介电常数为其中ω_pe是电等离子体的振荡频率，ω为入射电磁波的频率；B介质层的介电常数为其中ε_rx、ε_ry、ε_rz为分别是主对角线上的相对介电常数。

进一步地，n为10。

进一步地，A介质层和B介质层的相对磁导率为1。

进一步地，A介质层的介电常数为其中ω_pe＝1.424×10¹²Hz，ω为入射电磁波的频率；B介质层的相对介电常数为ε_rx＝2.91，ε_ry＝1.0，ε_rz＝2.57。

进一步地，A介质层的厚度为4×10^-4～7×10^-4m，B介质层的厚度为1.5×10^-3～3.0×10^-3m。