[发明专利]一种全金属超材料透镜及其移相量设计方法

权利要求书

1.一种基于近场汇聚功能的全金属超材料透镜，其特征在于，所述全金属超材料透镜由多个阵列单元组成，具有不同移相量的阵列单元按照预先设计好的移相量分布规律在XOY平面上进行排列；

每个单元包括四层金属层(1)与三层空气层(2)，所述四层金属层(1)与三层空气层(2)间隔排列组成，所述金属层(1)包括方形螺旋缝隙(3)，所述每个单元的金属层(1)为一个方形螺旋缝隙(3)旋转0度、90度、180度及270度，得到中心旋转对称结构；

所述方形螺旋缝隙(3)包括宽度为w6的缝隙、宽度为w5的缝隙、宽度为w4的缝隙、宽度为w3的缝隙、宽度为w2的缝隙和宽度为w1的缝隙，所述宽度为w6的缝隙的一端连接宽度为w5的缝隙的一端，所述宽度为w5的缝隙的另一端连接宽度为w4的缝隙的一端，所述宽度为w4的缝隙的另一端连接宽度为w3的缝隙的一端，所述宽度为w3的缝隙的另一端连接宽度为w2的缝隙的一端，所述宽度为w2的缝隙的另一端连接宽度为w1的缝隙，所述宽度为w1的缝隙设置在每个单元的金属层(1)的横向或竖向中线，所述宽度为w5的缝隙、宽度为w6的缝隙、宽度为w4的缝隙、宽度为w3的缝隙、宽度为w2的缝隙和宽度为w1的缝隙的取值是1mm～4mm；

所述每个单元的金属层(1)还包括长度为L1的缝隙、长度为L2的缝隙、长度为L3的缝隙、长度为L4的缝隙、长度为L5的缝隙和长度为L6的缝隙，所述长度为L6的缝隙的一端连接长度为L5的缝隙的一端，所述长度为L5的缝隙的另一端连接长度为L4的缝隙的一端，所述长度为L4的缝隙的另一端连接长度为L3的缝隙的一端，所述长度为L3的缝隙的另一端连接长度为L2的缝隙的一端，所述长度为L2的缝隙的另一端连接长度为L1的缝隙，所述长度为L1的缝隙设置在每个单元的金属层(1)的横向或竖向中线，所述长度为L5的缝隙、长度为L6的缝隙、长度为L4的缝隙、长度为L3的缝隙、长度为L2的缝隙和长度为L1的缝隙的取值在0～d/2之间，且不能同时为0，其中d为金属层(1)的外形轮廓长度；

所述每个单元均由六种阵列单元构成，六种阵列单元的金属层(1)具有不同的缝隙长度；所述六种阵列单元都包括长度为L4的缝隙和长度为L5的缝隙，但长度为L4的缝隙和长度为L5的缝隙的取值不同。

2.根据权利要求1所述一种基于近场汇聚功能的全金属超材料透镜，其特征在于，所述每个单元的金属层(1)材料为电导率为1.1×10⁶S/m的不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述一种基于近场汇聚功能的全金属超材料透镜，其特征在于，所述L5＝5mm且L4＝9mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm；

所述L5＝3mm且L4＝9mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm；

所述L5＝0.6mm且L4＝9mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm；

所述L5＝0mm且L4＝7mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm；

所述L5＝0mm且L4＝4mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm；

所述L5＝0mm且L4＝0.8mm时；d＝35mm，h＝2mm，s＝50mm；w1＝2mm，w2＝2.2mm，w3＝3mm，w4＝1.8mm，w5＝2mm，w6＝2mm，L1＝16mm，L2＝15mm，L3＝9.8mm，L6＝0mm

其中d为金属层(1)的外形轮廓长度，h为金属层(1)的厚度，s为空气层(2)厚度。