[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

说明书

本发明公开了基于电磁超介质的反常的传输率和高通滤波的滤波器设计方法，包括如下步骤：不同光轴夹角时传输率随入射角的变化：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；随着夹角的增大，t在垂直入射附近范围的值也是下降的。本发明基于电磁超介质制造的高通空间滤波器与传统的4f滤波器件相比，首先大大减小了空间滤波系统的体积，因为4f系统采用多级像传递‑滤波系统以及共焦的长焦距透镜，使得滤波系统变得比较庞大，其次，不需要象4f系统那样为了避免因为光束聚焦功率密度变大引起的大气电离而采用大量的真空系统，因为它不需要聚焦，只需要调整位置和方向。

技术领域

本发明涉及滤波器设计技术领域，尤其涉及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。

背景技术

当各向异性电磁超介质的光轴和传输轴成任意夹角时，这种情况下的传输率也出现了异常的现象。一般情况下，在材料的光轴和传输轴的夹角为0度时，传输率随着入射角的变化而变化，并且在入射角较小时，传输率较大，在垂直入射时，传输率最大。但是我们发现，在材料的光轴和传输轴的夹角为任意角度时，传输率随着夹角的变化恰恰相反，随着夹角的增大，在垂直入射及附近区域时，传输率最小。随着入射角的增大传输率逐步增大，并产生了非常有趣的变化，因此，设计一种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。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了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。

本发明提出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，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，此各向异性电磁超介质的