[发明专利]一种可用电压调控工作频段的二维龙伯透镜

权利要求书

1.一种可用电压调控工作频段的二维龙伯透镜，其特征在于，所述二维龙伯透镜为圆柱体结构，包括依次交替叠设的多个第一电介质板和第二电介质板，以及贴设于各第一电介质板和第二电介质板之间的多对金属十字结构，每对金属十字结构对称分布于相应的第一电介质板两侧与第二电介质板相接触的界面上，并且每一对金属十字结构及其所处长方体区域内的第一电介质板和第二电介质板构成了一个金属－介质复合超材料晶格单元，各金属－介质复合超材料晶格单元内，每对金属十字结构、第一电介质板和第二电介质板的中心均重合设置；所述第一电介质板两侧还对称设有直流偏压线，分别与该第一电介质板两侧的金属十字结构相连，用于接入直流电压，通过调节该直流电压改变施加于第一电介质板的直流电场，以改变第一电介质板本身的介电常数，实现对二维龙伯透镜工作频率的调谐；

沿所述第一电介质板和第二电介质板的堆叠方向建立z轴，分别沿金属－介质复合超材料晶格单元的长度和宽度方向建立x、y轴，二维龙伯透镜的中心为坐标原点，以此构建xyz坐标系；所述二维龙伯透镜所需沿xy平面的梯度分布折射率n满足如下公式：

在电场始终在z轴方向偏振的情况下，所述二维龙伯透镜所需的平行于z轴方向的介电常数ε_z和垂直于z轴方向的磁导率μ_x,y分别满足如下公式：

式中，x和y分别为金属－介质复合超材料晶格单元在xyz坐标系内沿x轴方向和y轴方向的坐标；F为一常数，决定了所述二维龙伯透镜所需的介电常数ε_z和磁导率μ_x,y的分布范围，F的取值范围为2～50；R为二维龙伯透镜的半径；

所述二维龙伯透镜通过每个所述金属-介质复合超材料晶格单元中几何尺寸不同的所述金属十字结构实现具有梯度分布的等效磁导率，通过每个所述金属-介质复合超材料晶格单元中厚度不变的所述第一电介质板与所述第二电介质板的层状堆叠结构实现均匀分布的等效介电常数。

2.根据权利要求1所述的二维龙伯透镜，其特征在于，所述金属－介质复合超材料晶格单元内，金属十字结构沿两个垂直方向上的两条金属臂的长度相同。

3.根据权利要求1所述的二维龙伯透镜，其特征在于，所述第一电介质板本身的介电常数随电场的变化而改变，并且所述第一电介质板本身的介电常数的数值大于50。

4.根据权利要求1所述的二维龙伯透镜，其特征在于，所述第二电介质板本身的介电常数范围为0.8～2.0。

5.根据权利要求1所述的二维龙伯透镜，其特征在于，所述金属－介质复合超材料晶格单元在x轴方向上和y轴方向上的长度均小于所述二维龙伯透镜工作频段对应的电磁波波长的1/5。

6.根据权利要求1所述的二维龙伯透镜，其特征在于，通过所述直流偏压线和导线将所述第一电介质板每一侧的所有所述金属十字结构分别与直流稳压电源的正极和负极相连，通过直流电压控制器控制所述直流稳压电源的输出电压，并且分别利用所述第一电介质板两侧的所述金属十字结构作为正极和负极给所述第一电介质板提供直流电场。