專利名稱：電磁遮掩和轉(zhuǎn)換裝置、方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請公開可涉及包括電磁遮掩和/或電磁轉(zhuǎn)換的電磁響應(yīng)的裝置、方法和系 統(tǒng)。附圖的簡要說明

圖1-9描述具有電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的電磁換能器。圖10-11描述具有電磁換能器以及電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的聚焦結(jié)構(gòu)。圖12-13描述具有障礙物和電磁遮掩結(jié)構(gòu)的可控電磁換能器。圖14-15描述具有孔徑遮光元件和電磁遮掩結(jié)構(gòu)的孔徑天線。圖16-18描述具有障礙物、電磁遮掩結(jié)構(gòu)和控制器的一個或多個電磁換能器。圖19描述電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。圖20-23描述過程流程。詳細描述在下述的詳細描述中，對形成本文中的一部分的附圖作出參考。在附圖中，相似的 符號一般標識相似的部件，除非上下文另外指示。在詳細描述、附圖及權(quán)利要求中描述的例 證性實施方式不是有意要限制。可利用其它實施方式，且可作出其它變化，而不偏離這里提 出的主題的精神或范圍。變換光學是電磁工程學的新興領(lǐng)域。變換光學器件包括折射電磁波的透鏡，其中 該折射模擬在曲面坐標空間(平面坐標空間的“變換”)中光的彎曲，例如，如在A. J.Ward 禾口 J. B. Pendry 的〃 Refraction and geometry inMaxwell' s equations " J. Mod. Optics 43, 773 (1996)、J. B. Pendry 禾口 S. A. Ramakrishna 的〃 Focusing light using negative refraction" J. Phys. [Cond. Matt. ] 15，6345 (2003)、D. Schurig 等人的〃 Calculation of material properties and raytracing in transformation media" Optics Express 14, 9794(2006) (" D. Schurig等人(1)")中以及在U. Leonhardt和Τ. G. Philbin 的〃 General relativity inelectrical engineering" New J. Phys. 8,247(2006)巾白勺，胃巾*f 文獻都在這里通過引用被并入。術(shù)語“光學”并不意味關(guān)于波長的任何限制；變換光學器件 可在范圍從無線電波長到可見光波長的波長波段中是可操作的。第一個示例性變換光學器件是分別在下面的文獻中被描述、模擬并實現(xiàn)的電 磁斗篷J. B. Pendry 等人的"Controlling electromagnetic waves “ Science 312， 1780 (2006) ； S. A. Cummer 等人的"Full-wave simulations of electromagnetic cloaking structures “ Phys. Rev. E 74,036621 (2006)；以 i D. Schurig 入的"Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies “ Science 314,977 (2006) ( “ D. Schurig等人(2)")；其每個在這里通過引用被并入。也見J. Pendry等人的美國專利申 請?zhí)?1/459，728的〃 Electromagneticcloaking method"。對于電磁斗篷，曲面坐標空間 是已被刺穿并擴展以產(chǎn)生孔(被遮掩的區(qū)域)的平面空間的變換，且該變換相應(yīng)于變換介 質(zhì)的一組本構(gòu)參數(shù)(電容率和磁導率)，其中電磁波在曲面坐標空間的模擬中在孔周圍被 折射。
第二個示例性變換光學器件由電磁壓縮結(jié)構(gòu)的實施方式說明，電磁壓縮結(jié)構(gòu)在 J. B. Pendry,D. Schurig和 D. R. Smith 的美國專利申請?zhí)?11/982，353 的〃 Electromagnetic compression apparatus, methods, and systems “中以及在 J· B· Pendry> D. Schurig 和 D. R. Smith 的美國專禾丨J 申請?zhí)?12/069，170 的“Electromagnetic compression apparatus, methods, and systems"中被描述；其每個在這里通過引用被并入。在其中所 描述的實施方式中，電磁壓縮結(jié)構(gòu)包括具有相應(yīng)于坐標變換的本構(gòu)參數(shù)的變換介質(zhì)，該坐 標變換壓縮介于第一和第二空間位置之間的空間的區(qū)域，有效的空間壓縮沿著連接第一和 第二空間位置的軸被應(yīng)用。電磁壓縮結(jié)構(gòu)由此提供大于在第一和第二空間位置之間的物理 距離的在第一和第二空間位置之間的有效電磁距離。通常，對于選定的坐標變換，變換介質(zhì)可被識別出，其中電磁波被折射，好像在相 應(yīng)于選定的坐標變換的曲面坐標空間中傳播一樣。變換介質(zhì)的本構(gòu)參數(shù)可以從下列方程得 到
權(quán)利要求
一種裝置，包括第一電磁換能器，其在第一頻率處可操作并具有第一能視域；第二電磁換能器，其在不同于所述第一頻率的第二頻率處可操作，所述第二電磁換能器至少部分地位于所述第一能視域內(nèi)；以及第一電磁遮掩結(jié)構(gòu)，其可操作以使所述第一頻率處的電磁輻射至少部分地在所述第二電磁換能器周圍轉(zhuǎn)向。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二具有第二能視域，所述第一至少部分地位 于所述第二能視域內(nèi)，并且所述裝置還包括第二電磁遮掩結(jié)構(gòu)，其可操作以使所述第二頻率處的電磁輻射至少部分地在所述第一 周圍轉(zhuǎn)向。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一位于第一空間位置處，并且所述裝置還包括第一電磁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其可操作以對于在所述第一頻帶中的電磁輻射提供與所述第一空 間位置不同的所述第一的第一表觀位置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述第一表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述 聚焦區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述聚焦結(jié)構(gòu)包括反射結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述聚焦結(jié)構(gòu)包括折射結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述聚焦結(jié)構(gòu)包括衍射結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述聚焦結(jié)構(gòu)以f數(shù)值f/x為特征，其中χ小于或等 于5。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中χ小于或等于2。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中χ小于或等于1。
11.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第二位于第二空間位置處，并且所述第一表觀 位置實質(zhì)上等于所述第二空間位置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述第一表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述 聚焦區(qū)。
13.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第二位于第二空間位置處，并且所述裝置還包括第二電磁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其可操作以對于在所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二空 間位置不同的所述第二的第二表觀位置。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第二表觀位置在所述第一表觀位置處或?qū)嵸|(zhì) 上靠近所述第一表觀位置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述第一表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述 聚焦區(qū)。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一位于第一空間位置處，并且所述裝置還包括第一電磁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其可操作以對于在所述第一頻率處的電磁輻射提供與所述第一空 間位置不同的所述第一的第一表觀位置。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述第二位于在所述第一表觀位置處或?qū)嵸|(zhì)上靠 近所述第一表觀位置的第二空間位置處。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述第一表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述 聚焦區(qū)。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述第二位于第二空間位置處，并且所述裝置還 包括第二電磁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其可操作以對于在所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二空 間位置不同的所述第二的第二表觀位置。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述第二表觀位置在所述第一表觀位置處或?qū)嵸|(zhì) 上靠近所述第一表觀位置。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述第一表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述 聚焦區(qū)。
22.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一位于第一空間位置處，所述第二位于第二 空間位置處，并且所述裝置還包括電磁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其可操作以對于在所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二空間位 置不同的所述第二的表觀位置。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述表觀位置在所述第一空間位置處或?qū)嵸|(zhì)上靠 近所述第一空間位置。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，還包括聚焦結(jié)構(gòu)，其限定聚焦區(qū)，其中所述表觀位置在所述聚焦區(qū)內(nèi)或?qū)嵸|(zhì)上靠近所述聚焦區(qū)。
25.一種方法，包括在第一頻率處操作第一，所述第一具有包括第二的第一能視域；以及在所述第一的操作期間，通過至少部分地遮掩所述第二以免受在所述第一頻率處的電 磁輻射，除去在所述第一頻率處的、所述第二的電磁效應(yīng)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第二包括使在所述第一 頻率處的電磁輻射至少部分地在所述第二周圍轉(zhuǎn)向。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括在不同于所述第一頻率的第二頻率處操作所述第二，所述第二具有包括所述第一的第 二能視域；以及在所述第二的操作期間，通過至少部分地遮掩所述第一以免受在所述第二頻率處的電 磁輻射，除去在所述第二頻率處的、所述第一的電磁效應(yīng)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第一包括使在所述第二 頻率處的電磁輻射至少部分地在所述第一周圍轉(zhuǎn)向。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述第一的操作期間，通過在空間上轉(zhuǎn)換在所述第一能視域內(nèi)的在所述第一頻率處 的電磁輻射，提供與所述第一的第一實際位置不同的所述第一的第一表觀位置。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中在所述第一頻率處的電磁輻射的所述在空間上轉(zhuǎn) 換包括在所述第一頻率處的電磁輻射的折射。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述在所述第一頻率處的電磁輻射的折射是在所 述第一頻率處的電磁輻射的實質(zhì)上非反射的折射。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在所述第二的操作期間，通過在空間上轉(zhuǎn)換在所述第二能視域內(nèi)的在所述第二頻率處 的電磁輻射，提供與所述第二的第二實際位置不同的所述第二的第二表觀位置。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在所述第二頻率處的電磁輻射的所述在空間上轉(zhuǎn) 換包括在所述第二頻率處的電磁輻射的折射。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述在所述第二頻率處的電磁輻射的折射是在所 述第二頻率處的電磁輻射的實質(zhì)上非反射的折射。
35.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括在所述第一的操作期間，通過在空間上轉(zhuǎn)換在所述第一能視域內(nèi)的在所述第一頻率處 的電磁輻射，提供與所述第一的第一實際位置不同的所述第一的第一表觀位置。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，還包括在不同于所述第一頻率的第二頻率處操作所述第二，所述第二具有第二能視域；以及在所述第二的操作期間，通過在空間上轉(zhuǎn)換在所述第二能視域內(nèi)的在所述第二頻率處 的電磁輻射，提供與所述第二的第二實際位置不同的所述第二的第二表觀位置。
37.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括在不同于所述第一頻率的第二頻率處操作所述第二，所述第二具有第二能視域；以及在所述第二的操作期間，通過在空間上轉(zhuǎn)換在所述第二能視域內(nèi)的在所述第二頻率處 的電磁輻射，提供與所述第二的實際位置不同的所述第二的表觀位置。
38.一種裝置，包括第一，其在第一頻率處可操作并具有第一能視域；第二，其在不同于所述第一頻率的第二頻率處可操作，所述第二至少部分地位于所述 第一能視域內(nèi)；以及變換介質(zhì)，其具有被選擇以至少部分地遮掩所述第二以免受在所述第一頻率處的電磁 輻射的電磁特性。
39.如權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述第二具有包括所述第一的第二能視域，并且 其中所述變換介質(zhì)的所述電磁特性還被選擇以至少部分地遮掩所述第一以免受在所述第 二頻率處的電磁輻射。
40.如權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述變換介質(zhì)的所述電磁特性還被選擇以對于在 所述第一頻率處的電磁輻射提供與所述第一的第一實際位置不同的所述第一的第一表觀 位置。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述變換介質(zhì)的所述電磁特性還被選擇以對于在 所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二的第二實際位置不同的所述第二的第二表觀位置。
42.如權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述變換介質(zhì)的所述電磁特性還被選擇以對于在 所述第一頻率處的電磁輻射提供與所述第一的第一實際位置不同的所述第一的第一表觀 位置。
43.如權(quán)利要求42所述的裝置，其中所述變換介質(zhì)的所述電磁特性還被選擇以對于在 所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二的第二實際位置不同的所述第二的第二表觀 位置。
44.如權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述變換光學介質(zhì)的電磁特性還被選擇以對于在 所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二的實際位置不同的所述第二的表觀位置。
45.一種裝置，包括第一電磁換能器，其在第一頻率處可操作；第二電磁換能器，其在不同于所述第一頻率的第二頻率處可操作；以及變換光學介質(zhì)，其具有被選擇以對于在所述第一頻率處的電磁輻射提供與所述第一電 磁換能器的第一實際位置不同的所述第一電磁換能器的第一表觀位置以及還被選擇以對 于在所述第二頻率處的電磁輻射提供與所述第二電磁換能器的第二實際位置不同的所述 第二電磁換能器的第二表觀位置的電磁特性。
全文摘要
裝置、方法及系統(tǒng)提供電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換。在一些方法中，電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換使用變換媒質(zhì)實現(xiàn)。在一些方法中，電磁遮掩和/或轉(zhuǎn)換使用超材料實現(xiàn)。
文檔編號H01J40/00GK101978462SQ200980110212
公開日2011年2月16日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者喬丁·T·卡勒 申請人:希爾萊特有限責任公司