專利名稱：一種超材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種能將球面電磁波轉(zhuǎn)化為平面電磁波的超材料。
背景技術(shù)：
光，作為電磁波的一種，其在穿過玻璃的時(shí)候，因?yàn)楣饩€的波長遠(yuǎn)大于原子的尺寸，因此我們可以用玻璃的整體參數(shù)，例如折射率，而不是組成玻璃的原子的細(xì)節(jié)參數(shù)來描述玻璃對光線的響應(yīng)。相應(yīng)的，在研究材料對其他電磁波響應(yīng)的時(shí)候，材料中任何尺度遠(yuǎn)小于電磁波波長的結(jié)構(gòu)對電磁波的響應(yīng)也可以用材料的整體參數(shù)，例如介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ來描述。通過設(shè)計(jì)材料每點(diǎn)的結(jié)構(gòu)使得材料各點(diǎn)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都相同或者不同從而使得材料整體的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率呈一定規(guī)律排布，規(guī)律排布的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)即可使得材料對電磁波具有宏觀上的響應(yīng)，例如匯聚電磁波、發(fā)散電磁波等。該類具有規(guī)律排布的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)的材料我們稱之為超材料?，F(xiàn)有的光學(xué)儀器在對光產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)一般采用凸透鏡或者凹透鏡，當(dāng)需要使光線匯聚于一點(diǎn)時(shí)，采用凸透鏡即可；但是凸透鏡厚度分布不均勻且由于材料本身的限制凸透鏡整體的厚度亦較厚。在電磁波領(lǐng)域，由于我們可以人為改變超材料各點(diǎn)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，即改變各點(diǎn)的折射率，因此超材料對電磁波的響應(yīng)可不受凸透鏡外形和尺寸的影響，只要具有類似凸透鏡響應(yīng)光線的折射率分布即可。如何使得人為制造的超材料具有完美的類似凸透鏡響應(yīng)光線來響應(yīng)電磁波的效果，并且使得超材料整體更為輕薄成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種能匯聚電磁波且使得匯聚后的電磁波的半功率帶寬和遠(yuǎn)場最大值均比較優(yōu)良的超材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種超材料，包括基材以及周期排布于基材上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，從點(diǎn)源發(fā)出的球面電磁波經(jīng)過所述超材料后轉(zhuǎn)化為平面電磁波輸出；超材料上距超材料中心點(diǎn)h處的折射率分布滿足
權(quán)利要求
1.一種超材料，其特征在于包括基材以及周期排布于基材上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，從點(diǎn)源發(fā)出的球面電磁波經(jīng)過所述超材料后轉(zhuǎn)化為平面電磁波輸出；超材料上距超材料中心點(diǎn)h處的折射率分布滿足
2.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于所述超材料的高度H為
3.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于當(dāng)r為O.75米，nmax為3，nmin為1，所述點(diǎn)源距所述超材料O. 3米，所述點(diǎn)源發(fā)出的電磁波頻率為I. 9GHZ時(shí)，所述超材料的厚度為O. 05米至O. 16米。
4.如權(quán)利要求3所述的超材料，其特征在于所述超材料厚度為O.1225米。
5.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于當(dāng)r為O.75米，nfflax為3，nmin為1，所述點(diǎn)源距所述超材料O. 4米，所述點(diǎn)源發(fā)出的電磁波頻率為I. 9GHZ時(shí)，所述超材料的厚度為O. 02米至O. 3米。
6.如權(quán)利要去5所述的超材料，其特征在于所述超材料厚度為O.1175米。
7.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于當(dāng)r為O.75米，nfflax為3，nmin為1，所述點(diǎn)源距所述超材料O. 5米，所述點(diǎn)源發(fā)出的電磁波頻率為I. 9GHZ時(shí)，所述超材料的厚度為O.05米至O. 15米。
8.如權(quán)利要求7所述的超材料，其特征在于所述超材料厚度為O.115米。
9.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于所述人造微結(jié)構(gòu)為人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀為“工”字形，包括豎直的第一金屬分支以及位于所述第一金屬分支兩端且垂直于所述第一金屬分支的第二金屬分支。
10.如權(quán)利要求I所述的超材料，其特征在于所述人造微結(jié)構(gòu)為人造金屬微結(jié)構(gòu)，所述人造金屬微結(jié)構(gòu)的幾何形狀為平面雪花型，包括相互垂直的兩條第一金屬分支以及位于所述第一金屬分支兩端且垂直于所述第一金屬分支的第二金屬分支。
全文摘要
本發(fā)明公開一種超材料，其對電磁波的響應(yīng)等于兩個(gè)半徑為r的球面相交形成的凸鏡對電磁波的響應(yīng)，該超材料包括基材以及周期排布于基材表面的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)。該超材料的折射率分布滿足規(guī)律該超材料相比傳統(tǒng)透鏡體積更小、加工更為簡單且使得點(diǎn)源發(fā)射的電磁波通過該超材料后遠(yuǎn)場最大值更大和半功率帶寬更小。
文檔編號H01Q15/00GK102956982SQ20111025441
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者劉若鵬, 季春霖, 岳玉濤, 李云龍 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司