專利名稱：一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體地涉及一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料。背景技術(shù)：
超材料的基本結(jié)構(gòu)包括多層介質(zhì)基板以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有超材料的介質(zhì)基板厚度均為等厚度均勻材質(zhì)，對超材料功能的實現(xiàn)主要通過改變陣列在介質(zhì)基板上的人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，通過對人造微結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計和控制，可以使超材料呈現(xiàn)出各種電磁特性，如能匯聚、發(fā)散和偏折電磁波等，而介質(zhì)基板作為超材料的主體組成部分，在功能上的作用卻很少。 現(xiàn)有的超材料為實現(xiàn)其電磁功能，需要將多層具有人造微結(jié)構(gòu)的介質(zhì)基板通過各種排布方式組裝在一起，一方面需要較高的生產(chǎn)成本，另一方面需要采用復(fù)雜的制造工藝對人造微結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和精細(xì)加工。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有超材料的介質(zhì)基板缺乏功能作用的缺點，通過對介質(zhì)基板的厚度進(jìn)行設(shè)計，提供一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，使超材料在功能上得到應(yīng)用拓展。本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，包括多層介質(zhì)基板以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)，其特征在于所述介質(zhì)基板的厚度呈非均勻分布。作為實施方式之一，所述介質(zhì)基板為凸橢球形。作為實施方式之一，所述介質(zhì)基板為凹橢球形。作為實施方式之一，所述介質(zhì)基板的側(cè)面為多個回形結(jié)構(gòu)，所述多個回形結(jié)構(gòu)的厚度不同，優(yōu)選地，所述多個回形結(jié)構(gòu)的厚度呈階梯狀分布。作為實施方式之一，所述介質(zhì)基板的側(cè)面為多個環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述多個環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度不同，優(yōu)選地，所述多個環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度呈階梯狀分布。本發(fā)明的有益效果是，通過將介質(zhì)基板的厚度設(shè)計為非均勻分布，超材料具有更為豐富的功能應(yīng)用，作為本發(fā)明的具體實施方式
，可以通過厚度的非均勻分布實現(xiàn)對電磁波的匯聚、發(fā)散和偏折作用，使超材料工藝設(shè)計更為簡單，生產(chǎn)成本更為低廉。

圖I，實施例I超材料的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2，實施例I介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)圖。圖3，實施例2超材料的整體結(jié)構(gòu)圖。圖4，實施例2介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)圖。圖5，實施例3介質(zhì)基板的截面圖。
圖6，實施例3介質(zhì)基板的側(cè)面視圖。圖7，實施例4介質(zhì)基板的截面圖。圖8，實施例4介質(zhì)基板的側(cè)面視圖。圖9，實施例5介質(zhì)基板的截面圖。圖10，實施例5介質(zhì)基板的側(cè)面視圖。圖11，實施例6介質(zhì)基板的截面圖。圖12，實施例6介質(zhì)基板的側(cè)面視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例I一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，超材料的整體結(jié)構(gòu)圖參看附圖1，包括層疊在一起的多層介質(zhì)基板100以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)200，介質(zhì)基板100的結(jié)構(gòu)圖參看附圖2，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凸橢球形，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上。對超材料而言，我們可以把人造微結(jié)構(gòu)、人造微結(jié)構(gòu)所占用的介質(zhì)基板以及二者周圍的空間看做一個對電磁波能產(chǎn)生電磁響應(yīng)的微小單元，整個超材料由很多個微小單元組成，通過設(shè)計各個微小單元內(nèi)人造微結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形狀并將各個人造微結(jié)構(gòu)200進(jìn)行有序排列，可以使超材料獲得特定的電磁特性，如各向異性、阻抗匹配等等。因為各個微小單元的等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率受人造微結(jié)構(gòu)200、人造微結(jié)構(gòu)200所占用的介質(zhì)基板100以及二者周圍的空間所共同影響，所以本發(fā)明利用改變介質(zhì)基板100的厚度來改變各個微小單元內(nèi)介質(zhì)基板100的占有比例，進(jìn)而可以達(dá)到改變整個微小單元的等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率，如本實施例通過將介質(zhì)基板100設(shè)計為一種類似凸透鏡的凸橢球形，可以使經(jīng)過介質(zhì)基板的電磁波具有匯聚效果，使超材料在原有功能特性的基礎(chǔ)上得到電磁波匯聚功能，以增加超材料的功能拓展。實施例2一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，超材料的整體結(jié)構(gòu)圖參看附圖3，包括層疊在一起的多層介質(zhì)基板100以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)200，介質(zhì)基板100的結(jié)構(gòu)圖參看附圖4，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凹橢球形，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上。根據(jù)上述設(shè)計原理和思路，本實施例通過將介質(zhì)基板100設(shè)計為一種類似凹透鏡的凹橢球形，可以使經(jīng)過介質(zhì)基板的電磁波具有發(fā)散效果，使超材料在原有功能特性的基礎(chǔ)上得到電磁波發(fā)散功能，以增加超材料的功能拓展。實施例3作為上述實施例的變形，本發(fā)明還可以將介質(zhì)基板100設(shè)計為如下結(jié)構(gòu)，參看附圖5和附圖6，附圖5為介質(zhì)基板100的截面圖，圖6為介質(zhì)基板100的側(cè)面視圖，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凸臺形，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上，從凸臺形結(jié)構(gòu)的側(cè)面看，介質(zhì)基板100呈回字形。根據(jù)上述設(shè)計原理和思路，本實施例中對于超材料的各個回字形結(jié)構(gòu)，其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率呈階梯狀分布，一方面，通過設(shè)計人造微結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形狀和排布規(guī)律，超材料能獲得一定的電磁特性，另一方面，通過各個回字形結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率的階梯狀分布，超材料能獲得相應(yīng)的功能特性疊加，具有更為靈活的功能設(shè)計和更為豐富的功能應(yīng)用。實施例4作為上述實施例的變形，本發(fā)明還可以將介質(zhì)基板100設(shè)計為如下結(jié)構(gòu)，參看附 圖7和附圖8，附圖7為介質(zhì)基板100的截面圖，圖8為介質(zhì)基板100的側(cè)面視圖，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凹臺形，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上，從凹臺形結(jié)構(gòu)的側(cè)面看，介質(zhì)基板100呈圓環(huán)形。根據(jù)上述設(shè)計原理和思路，本實施例中對于超材料的各個圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率呈階梯狀分布，一方面，通過設(shè)計人造微結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形狀和排布規(guī)律，超材料能獲得一定的電磁特性，另一方面，通過各個圓環(huán)形結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率的階梯狀分布，超材料能獲得相應(yīng)的功能特性疊加，具有更為靈活的功能設(shè)計和更為豐富的功能應(yīng)用。實施例5作為上述實施例的變形，本發(fā)明還可以將介質(zhì)基板100設(shè)計為如下結(jié)構(gòu)，參看附圖9和附圖10，附圖9為介質(zhì)基板100的截面圖，圖10為介質(zhì)基板100的側(cè)面視圖，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凹凸交替的方波形結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上，從方波形結(jié)構(gòu)的側(cè)面看，介質(zhì)基板100呈回字形。根據(jù)上述設(shè)計原理和思路，本實施例中對于超材料的各個回字形結(jié)構(gòu)，其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率呈階梯狀分布，一方面，通過設(shè)計人造微結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形狀和排布規(guī)律，超材料能獲得一定的電磁特性，另一方面，通過各個回字形結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率的高低交替分布，超材料能獲得相應(yīng)的功能特性疊加，具有更為靈活的功能設(shè)計和更為豐富的功能應(yīng)用。實施例6作為上述實施例的變形，本發(fā)明還可以將介質(zhì)基板100設(shè)計為如下結(jié)構(gòu)，參看附圖11和附圖12，附圖11為介質(zhì)基板100的截面圖，圖12為介質(zhì)基板100的側(cè)面視圖，介質(zhì)基板100的一側(cè)為凹凸交替的方波形結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為平板狀，人造微結(jié)構(gòu)200陣列在介質(zhì)基板100的平板狀側(cè)面上，從方波形結(jié)構(gòu)的側(cè)面看，介質(zhì)基板100呈圓環(huán)形。根據(jù)上述設(shè)計原理和思路，本實施例中對于超材料的各個圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率呈階梯狀分布，一方面，通過設(shè)計人造微結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形狀和排布規(guī)律，超材料能獲得一定的電磁特性，另一方面，通過各個圓環(huán)形結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率的高低交替分布，超材料能獲得相應(yīng)的功能特性疊加，具有更為靈活的功能設(shè)計和更為豐富的功能應(yīng)用。由上述說明可知，使用根據(jù)本發(fā)明非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，可以使超材料具有更為豐富的功能應(yīng)用，如實現(xiàn)對電磁波的匯聚、發(fā)散和偏折作用等，使超材料的介質(zhì)基板和人造微結(jié)構(gòu)同時具有各種電磁特性，為超材料形成多種特有的功能提供了解決方案。在上述實施例中，僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，包括多層介質(zhì)基板以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)，其特征在于所述介質(zhì)基板的厚度呈非均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述介質(zhì)基板為凸橢球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述介質(zhì)基板為凹橢球形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述介質(zhì)基板的側(cè)面為多個回形結(jié)構(gòu)，所述多個回形結(jié)構(gòu)的厚度不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述多個回形結(jié)構(gòu)的厚度呈階梯狀分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述介質(zhì)基板的側(cè)面為多個環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述多個環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，其特征在于所述多個環(huán)形結(jié)構(gòu)的厚度呈階梯狀分布。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有非均勻厚度介質(zhì)基板的超材料，包括多層介質(zhì)基板以及設(shè)置在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)，其特征在于所述介質(zhì)基板的厚度呈非均勻分布。本發(fā)明的有益效果是，通過將介質(zhì)基板的厚度設(shè)計為非均勻分布，超材料具有更為豐富的功能應(yīng)用，作為本發(fā)明的具體實施方式
，可以通過厚度的非均勻分布實現(xiàn)對電磁波的匯聚、發(fā)散和偏折作用，使超材料工藝設(shè)計更為簡單，生產(chǎn)成本更為低廉。
文檔編號H01Q15/00GK102637959SQ20111007402
公開日2012年8月15日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉若鵬, 孫豪文, 趙治亞 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院