[发明专利]一种基于非均匀法布里谐振腔阵列的高效逆反射器

说明书

本发明公开了一种基于非均匀法布里谐振腔阵列的高效逆反射器。反射器主要由多个拱形金属片构成，所有相邻两个拱形金属片之间的每处间距均相等，拱形金属片由两片相同长度的短金属片与一片长金属片拼接而成，两片相同长度的短金属片分别连接在一片长金属片的两端形成拱形，多个拱形金属片一端的各个短金属片端部平齐组成反射器的端口一，多个拱形金属片另一端的各个短金属片端部平齐组成反射器的端口二。本发明结构简单、厚度薄、质量轻、与自由空间完美匹配，可广泛用于雷达目标建模和传感等领域。

技术领域

本发明属于人工电磁媒质领域的一种逆反射器，具体涉及一种基于非均匀法布里谐振腔阵列的高效逆反射器。

背景技术

逆反射器能反射入射的光并将其导回其光源。光线平行于其发出的方向反射，但方向完全相反。角锥后向反射器是一种可以将入射的电磁波以较大的倾斜角反射回来的装置。传统的角锥逆反射器通过使用两个或三个空间金属板(例如二面体或三面体)反射回入射波。角锥逆反射器可以找到许多应用，例如激光跟踪，光通信，雷达目标建模和传感。近年来，柔性角锥后向反射器引起了广泛的关注，并且已经对一些装置进行了研究和研究，例如机械柔性角锥后向反射器，平面超表面反射器。然而，宽入射角和显着的工作带宽的平面后向反射器特性仍然非常困难。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于非均匀法布里谐振腔阵列的高效逆反射器，通过周期金属阵列来构造电参数满足ε_x＝∞，ε_y＝1/(1-f)，μ_z＝1-f的有效介质，并使得从端口一入射的特定频率TM极化电磁波在该介质中的传播路径等于整数倍波长，材料能将TM波沿着入射角反射回去并无相位的变化。

本发明采用的技术方案如下：

逆反射器主要由多个拱形金属片构成，相邻两个拱形金属片之间的每处间距均相等，且所有相邻两个拱形金属片之间的间距均相等，间距中为空气，拱形金属片由两片相同长度的短金属片与一片长金属片拼接而成，两片相同长度的短金属片分别连接在一片长金属片的两端形成拱形，且长金属片(1)与短金属片之间成固定相同的角度，形成带有拱形弯曲的金属狭缝周期阵列；多个拱形金属片一端的各个短金属片端部平齐组成反射器的端口一，多个拱形金属片另一端的各个短金属片端部平齐组成反射器的端口二，TM波从其中一个端口入射，从另一个端口射出。

所述逆反射器相邻拱形金属片之间的间隙小于1/10工作波长，逆反射器可等效为相对介电常数与磁导率满足ε_x＝∞，ε_y＝1/(1-f)，μ_z＝1-f的有效介质，ε_x表示x方向的相对介电常数，ε_y表示y方向的相对介电常数，μ_z表示z方向的磁导率，f为金属片的厚度在周期中的占比。

所述逆反射器中间的相邻两片长金属片之间填充有介质材料，不同的相邻两片长金属片之间填充有长度不同的介质材料，使得TM波在介质材料中走过的光学路径等于TM波波长的整数倍，并且在未填充介质材料的空气段走过的路径也等于工作波长的整数倍，从而使得TM波从其中一个端口入射后，从另一个端口按入射时的角度反射回去且相位不变。

所述的长金属片与两片短金属片之间夹角可以为任意角度，只要短金属片端部平齐能组成逆反射器的端口。

所述的介质材料可以为任意低损耗非磁性介质。

所述金属片可以为任意电导率较大的材料。

本发明的逆反射器中，金属拱形金属片的厚度与间距均远小于波长，视为等效介电常数与等效磁导率相等为ε_x＝∞，ε_y＝1/(1-f)，μ_z＝1-f的均匀介质。通过调节拱形金属铜片的长度与所填充的介质材料的长度，来使得TM波在金属阵列中传播所走过的光学路径等于整数倍波长，从而将入射的电磁波按原来端口一入射时的相同角度反射回去。