[发明专利]基于电磁超介质反常的传输率和高通滤波的滤波器设计方法

权利要求书

1.基于电磁超介质的反常传输率和高通滤波的滤波器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1不同光轴夹角时传输率随入射角的变化：

S11随着材料光轴和传输轴的夹角的增大，传输率t在入射角θ_I＝0时的值是下降的，当时，电磁波垂直入射即θ_I＝0时，t＝0；

S12随着夹角的增大，t在垂直入射附近范围的值也是下降的，当-π/4＜θ_I＜π/4时，t＝0，产生了全反射；

S13当θ_I接近±π/2时，t也急剧地下降，在±π/2这一点为0，说明此角度不能产生传输波；

S14当时，传输率曲线只有一个峰值，当时，传输率出现了两个峰值为1，并随着夹角的增大，两个峰值点分别向左右移动，即左边的向左移而右边的向右移动；

S15随着的增大，能够产生传输波的范围也越来越狭窄；

S2夹角和材料的有关介电张量和磁导率张量都确定的情况下，可以通过式、式分别计算出θ_C和θ_B的具体值；

S3在常规的右手材料里，当θ_I＝θ_B时，入射光线和折射光线是垂直的，在完全各向异性电磁超介质里，当光轴和传输轴成一定夹角时，以布儒斯特角入射时所产生的现象和常规材料显著不同；

S4设计和制作空间滤波器件：

S41当时，就可以产生t＝0以及低传输率的入射范围，即在入射角为0度及邻近的区间内，传输率极低或者是0；

S42把入射角不同的平面电磁波看作是由方位角不同即空间频率不同的平面波组成的，当时，方位角在0度及邻近的区域的电磁波则不能透过此各向异性电磁超介质，此各向异性电磁超介质即相当于一个高通滤波器件；

S5以有限带宽的调制高斯光束作为入射光束来模拟此电磁超介质制作的空间滤波；

假设调制高斯光束从自由空间入射到各向异性电磁超介质中去，且各向异性电磁超介质的

入射波矢可以写成k＝k₀+k_⊥，k_⊥垂直于k₀，并且有ω₀＝ck₀，假设高斯光束的权重是：

其中w₀是光束的束腰宽度；

取k₀＝5，各向异性电磁超介质的有关介电张量ε_y、μ_x、μ_z分别取1、1和-1，光束分别以-30度、30度、-60度和60度的角度入射到各向异性电磁超介质中去，分别产生全反射和全透射现象。

2.根据权利要求1所述的基于电磁超介质反常的传输率和高通滤波的滤波器设计方法，其特征在于，当t＝1时，即产生全透射时的入射角称之为布儒斯特角(θ_B)；当t＝0时，即产生全反射时的入射角称临界角(θ_C)。

3.根据权利要求1所述的基于电磁超介质反常的传输率和高通滤波的滤波器设计方法，其特征在于，当入射电磁波是TE波时，随着的增大，θ_B和θ_C都在增大，并且θ_B比θ_C要大，θ_I＞θ_C时才有折射波的传输。

4.根据权利要求1所述的基于电磁超介质反常的传输率和高通滤波的滤波器设计方法，其特征在于，当各向异性电磁超介质的时，光束入射角在垂直入射附近时，产生了全反射，只有入射角大于某一角度入射时才能透过此材料。