一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法和装置制造方法及图纸

本申请属于超材料技术领域，尤其涉及一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法和装置，入射波调控方法包括：获取针对入射波的调控需求和入射波的入射波长；根据入射波长构建波导单元，其中，波导单元的长度和宽度小于入射波长，波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，波导和椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料组成；根据波导单元、入射波长和法布里‑珀罗共振条件构建阵列，其中，阵列包括多条波导通道，波导通道包括多个波导单元；根据调控需求分别旋转波导阵列中各波导通道中的椭圆形结构；使用旋转后的波导阵列对入射波进行调控。本实施例的波导阵列结构简单、灵活可调，可以简单快捷地对入射波进行调控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法和装置
本申请属于超材料
，尤其涉及一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法和装置。
技术介绍
超材料是一种亚波长尺寸的人工材料，拥有一些自然材料不具备的性质参数。近年来，电磁波及声学超材料均得到了较大的发展，尤其是结构化的二维超材料在等效介质层面引入了超大、零、各向异性或者负的折射率性质参数，目前已应用于操纵声波产生新的物理现象以及研发多种新型器件，例如可以通过超材料波导阵列调控入射波。为了改变波导阵列的功能效应，可以通过改变波导阵列中的超材料波导单元的等效折射率实现。在现有技术中，可以通过改变超材料单元的结构参数来改变波导单元的等效折射率，例如改变超材料单元的长度、面积或体积等，或者可以通过额外增加维度、使用压电材料或增加外接电路制作等效折射率可调的波导单元。然而，上述改变波导阵列的功能效应的方法繁琐、步骤复杂，无法简单快捷地调控入射波。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法，可以简单快捷地进行入射波的调控。第一方面，本申请实施例提供了一种超材料波导阵列，包括：获取针对入射波的调控需求和所述入射波的入射波长；根据所述入射波长构建波导单元，其中，所述波导单元的宽度小于所述入射波长，所述波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，所述波导和所述椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料构成；根据所述波导单元、所述入射波长和法布里-珀罗共振条件构建波导阵列，其中，所述波导阵列包括多条波导通道，所述波导通道包括多个所述波导单元；根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构；使用旋转后的所述波导阵列对所述入射波进行调控。第二方面，本申请实施例提供了一种基于超材料波导阵列的入射波调控装置，包括：入射波长获取模块，用于获取针对入射波的调控需求和所述入射波的入射波长；波导单元构建模块，用于根根据所述入射波长构建波导单元，其中，所述波导单元的长度和宽度小于所述入射波长，所述波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，所述波导和所述椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料构成；波导阵列构建模块，用于根据所述波导单元、所述入射波长和法布里-珀罗共振条件构建波导阵列，其中，所述波导阵列包括多条波导通道，所述波导通道包括多个所述波导单元；椭圆形结构旋转模块，用于根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构；入射波调控模块，用于使用旋转后的所述波导阵列对所述入射波进行调控。本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：根据法布里-珀罗共振条件所构建的波导阵列的能量传输率高，可有效减少入射波传输时的能量消耗；另外，可通过旋转波导通道中的椭圆形结构来快速改变波导通道的等效折射率，操纵其相幅特性，以获取满足调控需求的波导阵列，从而可以简单快捷地调控入射波。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法的流程示意图；图2是本申请实施例提供的一种波导单元的结构示意图；图3是本申请实施例提供的一种波导通道的结构示意图；图4是本申请实施例提供的一种波导阵列的结构示意图；图5是本申请实施例提供的波导通道随旋转角度θ变化的透射谱及相位特性图；图6是本申请实施例提供的超分辨率成像的结果示意图；图7是本申请实施例提供的聚焦效果的结果示意图；图8是本申请实施例提供的一种旋转后的波导阵列的结构示意图；图9是本申请实施例提供的另一种旋转后的波导阵列的结构示意图；图10是本申请实施例提供的一种基于超材料波导阵列的入射波调控装置的结构示意图；图11是本申请实施例提供的一种入射波调控终端设备的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。实施例一如图1所示，本实施例提供了一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法，可以对入射波进行调控，所述入射波调控方法可以包括：S101、获取针对入射波的调控需求和所述入射波的入射波长。可以理解的是，入射波可以为满足诺伊曼边界条件的入射波，例如，声波、二维电磁波等。可以理解的是，入射波的类型可以为高斯波束、平面波或点源波等，本申请不对入射波的类型作任何限定。可以理解的是，调控需求可以是对入射光进行调控的需求，例如，可以为进行波前转换的需求、进行波前聚焦的需求、进行超分辨成像的需求。S102、根据所述入射波长构建波导单元，其中，所述波导单元的宽度小于所述入射波长，所述波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，所述波导和所述椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料构成。如图2所示，波导单元21可以包括两条平行设置的波导壁和可旋转的椭圆形结构22，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法，其特征在于，包括：/n获取针对入射波的调控需求和所述入射波的入射波长；/n根据所述入射波长构建波导单元，其中，所述波导单元的长度和宽度小于所述入射波长，所述波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，所述波导和所述椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料构成；/n根据所述波导单元、所述入射波长和法布里-珀罗共振条件构建波导阵列，其中，所述波导阵列包括多条波导通道，所述波导通道包括多个所述波导单元；/n根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构；/n使用旋转后的所述波导阵列对所述入射波进行调控。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超材料波导阵列的入射波调控方法，其特征在于，包括：
获取针对入射波的调控需求和所述入射波的入射波长；
根据所述入射波长构建波导单元，其中，所述波导单元的长度和宽度小于所述入射波长，所述波导单元内设置有可旋转的椭圆形结构，所述波导和所述椭圆形结构均由满足诺伊曼边界条件的材料构成；
根据所述波导单元、所述入射波长和法布里-珀罗共振条件构建波导阵列，其中，所述波导阵列包括多条波导通道，所述波导通道包括多个所述波导单元；
根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构；
使用旋转后的所述波导阵列对所述入射波进行调控。


2.如权利要求1所述的入射波调控方法，其特征在于，所述椭圆形结构可绕所述椭圆形结构的中心旋转，且所述椭圆形结构的中心与所述波导单元的中心重合。


3.如权利要求1所述的入射波调控方法，其特征在于，所述波导单元的长度和宽度相等，所述波导单元的长度和宽度小于或等于1/5的所述入射波长。


4.如权利要求1所述的入射波调控方法，其特征在于，当所述调控需求为进行超分辨成像的需求时，所述根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构，包括：
获取在所述入射波下使所述波导阵列共振的透射峰角度；
将所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构均旋转至所述透射峰角度。


5.如权利要求1所述的入射波调控方法，其特征在于，当所述调控需求为进行波前聚焦的需求时，所述根据所述调控需求分别旋转所述波导阵列中各所述波导通道中的椭圆形结构，包括：
获取所述调控需求对应的需求焦距，并根据所述需求焦距确定聚焦条件；
当第一波导通道与所述波导阵列中的中心波导通道之间的距离满足所述聚焦条件时，则确定所述第一波导通道的目标角度为第一角度，并将所述第一波导通道中的椭圆形结构均旋转至所述第一角度，所述第一波导通道为所述波导通道中的任一条；
当所述第一波导通道与所述中心波导通道之间的距离不满足所述聚焦条件时，则确定所述第一波导通道的目标角度为第二角度，并将所述第一波导通道中的椭圆形结构均旋转至所述第二角度。


6.如权利要求5所述的入射波调控方法，其特征在于，所述根据所述需求焦距确定聚焦条件包括：
利用下述公式确定所述聚焦条件：



其中，xi为所述聚焦条件，round{}为四舍五入近似函数，λ为所述入射波长，f为所述需求焦距。


7.如权利要求1所述的入射波调控方法，其特征在于，当所述调控需求为...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁子贤，许杏，李志海，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44