帶多諧振控制結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)形左手材料單元結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種左手材料，尤其是涉及一種帶多諧振控制結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)形左手材料 單元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 左手材料是一種自然界中不存在的人工周期結(jié)構(gòu)，它的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都為 負(fù)，電場(chǎng)I，磁場(chǎng)#及波矢史遵從左手螺旋定則。在1967年，前蘇聯(lián)物理學(xué)家V. G. Veselago 首次對(duì)左手材料做了理論研究，預(yù)測(cè)出左手材料會(huì)呈現(xiàn)出許多新穎的特性，如逆Doppler 效應(yīng)、逆Cherenkov效應(yīng)、負(fù)折射現(xiàn)象等[1]。但是由于自然界中一直無(wú)法找到天然的左手 材料，在其后的近30年時(shí)間里左手材料研究領(lǐng)域一直沒有實(shí)質(zhì)性的突破進(jìn)展。直至1996 年，英國(guó)科學(xué)家J. B. Pendry等人提出了周期排列的細(xì)導(dǎo)線陣列能夠在微波波段展現(xiàn)出負(fù) 介電常數(shù)效應(yīng)，這為左手材料在微波波段的物理實(shí)現(xiàn)解決了一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題[2]。1999 年，Pendry再一次提出，周期放置的開口諧振環(huán)陣列（SRR)可以替代磁性材料在微波波段 展現(xiàn)出負(fù)磁導(dǎo)率效應(yīng)，這項(xiàng)經(jīng)典工作幾乎是為左手材料的物理實(shí)現(xiàn)打開了大門[3]。最終， 在2000年和2001年，美國(guó)的D. R. Smith等學(xué)者基于Pendry的研究結(jié)果，通過(guò)將上述的細(xì) 導(dǎo)線陣列與SRR陣列合理布局，分別設(shè)計(jì)并加工出了歷史上第一塊一維左手材料和第一塊 二維左手材料，并觀測(cè)到了負(fù)折射現(xiàn)象[4]。2002年，美國(guó)加州大學(xué)的Itoh和加拿大多倫 多大學(xué)的G. V. Eleftheriades幾乎同時(shí)提出了另外一類左手材料，即用傳輸線結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) 復(fù)合左右手結(jié)構(gòu)[5]。2005年，D. R. Smith領(lǐng)導(dǎo)的科研小組基于S參數(shù)法，對(duì)周期性結(jié)構(gòu)雙 負(fù)材料的折射率、磁導(dǎo)率和介電常數(shù)等電磁參數(shù)進(jìn)行了提取過(guò)程探討[6]。至此以后，人們 對(duì)左手材料投入了越來(lái)越多的興趣，越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)其展開了更加深入的研究，特別是 在其新的結(jié)構(gòu)與新的應(yīng)用上。目前，各國(guó)科研工作組已經(jīng)設(shè)計(jì)出了許多結(jié)構(gòu)各異的左手材 料，例如S型結(jié)構(gòu)[7]、Ω型結(jié)構(gòu)[8]、漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)[9]、樹枝狀結(jié)構(gòu)[10]、螺旋環(huán)型結(jié)構(gòu)[11] 等，且這些左手材料已被廣泛地應(yīng)用到了光學(xué)[12]、聲學(xué)[13]、醫(yī)學(xué)[14]、電磁學(xué)[15]等領(lǐng) 域。
[0003] 參考文獻(xiàn)：
[0004] [1]V. G. Veselago. The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ [J]. Physics-Uspekhi, 1968, 10(4):509-514.
[0005] [2] Pendry J B, Holden A J, Stewart W J, et al. Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures[J]. Physical review letters, 1996, 76(25) :4773.
[0006] [3]Pendry J B1Holden A J1Robbins D J, et al. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena[J]. Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on,1999, 47 (11):2075-2084.
[0007] [4] Smith D R1Padilla ff J1Vier D C, et al. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity[J]. Physical review letters，2000, 84(18) :4184.
[0008] [5]G. V. Eletlheriadesj A. K. Lyerj P. C. Kremer. Planar negative refractive index media using periodically L-C loaded transmission lines[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2000, 50 (12):2702-2712.
[0009] [6]D. R. Smith, D. C. Vierj Th. Koschny. Impact of inherent periodic structure on effective medium description of left-handed[J]. Physical Review Letters, 2005.
[0010] [7]H. Chen, L. Ran, J. Huangfuj et al. ^Left-handed materials composed of only S-shaped resonators，"Physical Review E，2004,70 (5):057605.
[0011] [8]F. Zhang, G. Houzetj E. Lheurettej et al. 〃Negative_zer〇-positive metamaterial with omega-type metal inclusions，''Journal of Applied Physics, 2008. 103:084312.
[0012] [9] V. D. Lamj J. B. Kimj S. J. Lee, et al. ^Left-handed behavior of combined and fishnet structures，"Journal of Applied Physics，2008, 103(3):033107-033107-4.
[0013] [10]Zhang BSLC RjXiao-Peng Y P Z. Broadband metamaterial absorber based on dendritic structure[J]. Acta Physica Sinicaj2010, 5:042.
[0014] [11]Pendry J B. A chiral route to negative refraction[J]. Scien ce，2004, 306 (5700) : 1353-1355.
[0015] [12] Valentine J，Zhang S，Zentgraf T，et al. Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index[J]. nature，2008, 455(7211) :376-379.
[0016] [13]Hu W，F(xiàn)an Y，Ji Pj et al.An experimental acoustic cloak for generating virtual images[J]. Journal of Applied Physics,2013,113 (2):024911-024911-4.
[0017] [14]Lagarkov A N，Kissel V N.Near-perfect imaging in a focusing system based on a left-handed-material plate[J]. Physical review lette rs, 2004, 92(7) :077401-077401.
[0018] [15] Enkrich Cj Wegener M，Linden S，et al. Magnetic metamaterials at telecommunication and visible frequencies[J]. Physical review letters, 2005, 95 (20) : 203901.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)左手材料電特性最終調(diào)控的帶多諧振控制 結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)形左手材料單元結(jié)構(gòu)。
[0020] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0021] 帶多諧振控制結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)形左手材料單元結(jié)構(gòu)，設(shè)有微波介質(zhì)材料基板和金屬層 結(jié)構(gòu)，金屬層結(jié)構(gòu)涂覆在微波介質(zhì)基板一面；
[0022] 金屬層結(jié)構(gòu)包括4個(gè)相同的回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)和1個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，由4個(gè)相同的回 轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)以四重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式加載在1個(gè)十字形結(jié)構(gòu)上構(gòu)成，所述回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)包 括至少3條直線段式金屬帶，各條直線段式金屬帶按逆時(shí)針方向串連，而且相鄰直線段式 金屬帶之間垂直連接，其中最長(zhǎng)的直線段式金屬帶與十字形結(jié)構(gòu)的一端垂直連接。
[0023] 所述微波介質(zhì)材料基板的介電常數(shù)可為2. 2~8. 0。
[0024] 所述微波介質(zhì)材料基板的形狀最好為正方形，邊長(zhǎng)L = 12~20mm，厚度h = 0. 18 ~0. 32mm。
[0025] 所述回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)可由4條直線段式金屬帶按逆時(shí)針方向串連，而且相鄰直線 段式金屬帶之間垂直連接；4條金屬帶的長(zhǎng)度依次可為bl = 5. 0~6. 4mm，b2 = 4. 8~ 6. 0mm，b3 = 4. 8 ~6. 0mm，b4 = 3. 5 ~4. 5mm，寬度 w = 0· 55 ~0· 65mm ;所述十字形金屬 帶的尺寸可為：長(zhǎng)邊L = 12~20mm，短邊a = 9. 0~15謹(jǐn)，寬度w = 0· 55~0· 65mm〇
[0026] 所述金屬層可為銅層，銅層厚度可為0. 015~0. 025mm。
[0027] 所述回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)可由7條直線段式金屬帶按逆時(shí)針方向串連，而且相鄰之間 垂直連接。
[0028] 所述回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)可由5條直線段式金屬帶按逆時(shí)針方向排列，前4條直線段 式金屬帶相鄰之間垂直連接，尾部的1條直線段式金屬帶與相鄰直線段式金屬帶垂直留有 間距。
[0029] 所述回轉(zhuǎn)形螺旋結(jié)構(gòu)可由3條直線段式金屬帶和1個(gè)金屬圓片構(gòu)成，各直線段式 金屬帶按逆時(shí)針方向串連，而且相鄰之間垂直連接；金屬圓片與處于尾部的直線段式金屬 帶內(nèi)表面連接。
[0030] 與現(xiàn)有的左手材料相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)和顯著的效果：
[0031]