[发明专利]一种基于消色差的多层框架结构的超表面隐身器

说明书

本发明公开了一种基于消色差的多层框架结构的超表面隐身器，包括框架区和隐身区；框架区为菱形框架；隐身区的隐身层从下向上分别为第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ层超表面，隐身层与菱形框架的底面垂直，第Ⅰ层超表面切于框架的下棱；第Ⅲ层超表面切于框架的上棱；第Ⅱ层超表面位于棱形框架的两侧与菱形框架中间的棱相接；在框架区两侧的隐身层相位梯度相反；第I、Ⅲ层超表面的结构相同；晶格单元结构在每一层的隐身层上排列以使每一层的隐身层在垂直于入射波方向上的相位梯度dφ/dx满足线性色散dφ/dω满足本发明结构简单，体积微小，易于加工与集成；材料制作成本低廉，有利于广泛的应用；为实现消色差隐身开辟了新的道路。

技术领域

本发明涉及涉及光学领域，尤其涉及一种基于消色差的多层框架结构的超表面隐身器。

背景技术

超材料、超表面技术的快速发展，使得隐身成为了现实的可能。由于超材料隐身技术在发展的过程中受到了材料参数苛刻、体积十分笨重、不易于加工和集成等问题的限制，阻碍了超材料隐身技术的发展。超表面是指一种厚度小于波长的人工层状材料，与工作频率的波长相比，超表面具有厚度可忽略、物理空间小、制备工艺简单、便于大规模集成、损耗较低等优势。通过在微小尺寸上进行几何或者电磁参数的设计，可实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控，进而得到可控、特异的电磁特性。在很多领域均有广泛的应用，如太赫兹开关、涡旋光束产生、电磁超表面隐身技术等，它的出现为科研人员实现隐身开启了一扇全新的大门。

但是目前的超表面隐身技术的带宽相应角窄，从而让超表面隐身技术使用受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于消色差的多层框架结构的超表面隐身器，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种基于消色差的多层框架结构的超表面隐身器，包括框架区和隐身区；

所述菱形框架区为菱形框架；

所述隐身区包括隐身层，所述隐身层从下向上分别为第Ⅰ层超表面、第Ⅱ层超表面和第Ⅲ层超表面，

所述隐身层与菱形框架的底面垂直，所述第Ⅰ层超表面切于所述菱形框架的下棱；所述第Ⅲ层超表面切于所述菱形框架的上棱；所述第Ⅱ层超表面位于棱形框架的两侧与菱形框架中间的棱相接；

所述第I层超表面将垂直入射的平面入射波进行分束，入射波改变方向后入射到所述第Ⅱ层超表面上，所述第Ⅱ层超表面再将入射波偏转入射到所述第Ⅲ层超表面上，使垂直入射的平面入射波围绕所述菱形框架区传输；

其中，在所述菱形框架区两侧的隐身层相位梯度相反；

所述第I层超表面的结构与所述第Ⅲ层超表面的结构相同；

定义所述菱形框架的中心为原点，Y轴与菱形框架的中心轴重合，X轴与隐身层平行，Z轴与隐身层垂直；

每一层的所述隐身层上设置微米级的晶格单元结构，所述晶格单元结构沿x方向周期性排列，沿y方向相同排列；

所述晶格单元结构在每一层的所述隐身层上排列以使每一层所述的隐身层在垂直于入射波方向上的相位梯度dφ/dx满足线性色散dφ/dω满足

其中，x为每个晶格单元结构与原点的水平距离，φ为晶格单元结构的透射相位，ω为入射波角速度，f为入射光频率，C为真空中的光速，θ_t为光束折射角。

优选的，所述晶格单元结构由硅介质构成。