T形波导验证异向介质逆斯涅耳折射的方法技术

本发明专利技术公开了一种Ｔ形波导验证异向介质逆斯涅耳折射的方法。将异向介质裁剪成Ｌ形状的样品，并在拐角处切成４５°的切面，放入Ｔ形波导进行测量，通过对比Ｔ形波导两个输出端口测到的功率值，来验证Ｔ波导中的导向介质的电磁特性。如果待测异向介质样品具有负的折射率，那么在折射率为－１的频率点，最大输出功率将出现在与入射轴垂直的端口上。其结果与没有放入异向介质的情况相反，由此可以进一步来验证异向介质的负折射率特性。其优点是装置简便，性能稳定。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种T形波导验证异向介质逆斯涅耳(Snell)折射的方法。
技术介绍
前苏联科学家V.G. Veselago在1968年预言当介质的介电常数ε与磁导率μ同时为负数时，其折射率将变为负值。这种ε和μ同时为负的介质被美国麻省理工学院J.A.Kong命名其中文名称为“异向介质”。2001年，美国加州大学San Diego分校的D.R.Smith等人根据英国帝国理工学院J.B.Pendry的研究结果首次构造出ε与μ同时为负的人工介质。异向介质负折射率特性的验证基本上是通过测量棱镜折射实验来实现。目前主要是在平板波导或者自由空间中测量入射波倾斜投射到异向介质与空气交界面时的折射方向来计算异向介质的折射率。这几种所需要的实验装置比较复杂，需要很好的吸波材料，需要平面波入射。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，是把异向介质样品放入T形波导中进行测量，实验装置比较简便。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是将异向介质裁剪成L形状的样品，并在拐角处切成45°的切面，放入T形波导进行测量，通过对比T形波导两个输出端口测到的功率值，来验证T波导中的异向介质的电磁特性。入射功率从T波导横向的一个端口入射，在T波导横向的另一个端口和T波导纵向端口用微波功率计检测输出功率的大小。它能验证各向同性的异向介质，或验证介质光轴与T波导三个端口所组成的平面垂直的各向异性的异向介质，或验证均匀的异向介质，或验证离散结构的异向介质。为了利于异向介质样品的放入，将T形波导上面的金属板设置成可移动的，或将T形波导侧面的金属板设置成可移动的。本专利技术具有的有益的效果是基于T形波导验证异向介质逆斯涅耳折射特性的测量方法，采用T形波导的测量环境，可以避免目前采用平面波的复杂实验装置，避免了吸波材料性能不好对测量结果的影响。因此具有装置简便，性能稳定的优点。附图说明图1是本专利技术的测量原理图；图2是所举例子中采用的异向介质样品。具体实施例方式如图1所示，本专利技术是将异向介质4裁剪成L形状的样品，并在拐角处切成45°的切面，放入T形波导5进行测量，通过对比T形波导5两个输出端口测到的功率值，来验证T波导5中的异向介质4的电磁特性。入射功率从T波导横向的一个端口1入射，在T波导横向的另一个端口2和T波导纵向端口3用微波功率计检测输出功率的大小。它能验证各向同性的异向介质，或验证介质光轴与T波导三个端口所组成的平面垂直的各向异性的异向介质，或验证均匀的异向介质，或验证离散结构的异向介质。为了利于异向介质样品的放入，将T形波导上面的金属板设置成可移动的，或将T形波导侧面的金属板设置成可移动的。如图1所示，是基于的原理图。T形波导的上面或者侧面的金属盖板做成可以拆卸的结构，以利于异向介质的放入。测量时由端口1输入功率，在端口2、3检测其输出功率的大小。工作频段为波导TE10模所对应的频段范围。在T形波导为空时，端口2将检测到比端口3要大的功率，而如果放入的异向介质具有负折射率特性的话，则在折射率为-1的频率点，端口3检测到的功率将比端口2要大。举例来说，如果采用的波导为WR-90(a＝22.86mm，b＝10.16mm)，则波导TE10模所对应的频段为6.56GHz～13.1GHz。然后放入图2所示的L形异向介质样品，其介质具有负折射率特性，在9.73GHz的频率处其折射率为-1。然后在这个频率下对空波导以及放入异向介质之后的两种情况下分别用HP8722ES矢量网络分析仪测出此频率下的端口2、3的功率输出。实验中在测其中一个输出端口的功率时，另一个端口接匹配负载，使其反射功率为最小。表1.T形波导S参数测量结果(频率为9.73GHz) 测量T波导反射功率及两端口透射功率，结果如表1所示。从表中可以看出，在空波导的情况下，端口2输出的功率要比端口3大2.47dB，相反，放入异向介质以后，端口2输出的功率比端口3要小11.7dB。同时异向介质损耗的存在使端口2、3接收到的功率都很小，这主要是由这类样品的高损耗率引起的。从实验中可以看到电磁波在经过空气与异向介质的交界面时，大部分能量折向了端口3，同时经历相同的传输距离引起的损耗后，在端口3还是检测到了比端口2多的功率。结果表明输入功率在交界面上被异向介质折了90°，也即相对法线折了-45°，从而进一步证实了这种异向介质的逆斯涅耳定律的特性。权利要求1.一种，其特征在于将异向介质(4)裁剪成L形状的样品，并在拐角处切成45°的切面，放入T形波导(5)进行测量，通过对比T形波导(5)两个输出端口测到的功率值，来验证T波导(5)中的异向介质(4)的电磁特性。2.根据权利要求1所述的，其特征在于入射功率从T波导横向的一个端口(1)入射，在T波导横向的另一个端口(2)和T波导纵向端口(3)用微波功率计检测输出功率的大小。3.根据权利要求1所述的，其特征在于它能验证各向同性的异向介质，或验证介质光轴与T波导三个端口所组成的平面垂直的各向异性的异向介质，或验证均匀的异向介质，或验证离散结构的异向介质。4.根据权利要求1所述的，其特征在于为了利于异向介质样品的放入，将T形波导上面的金属板设置成可移动的，或将T形波导侧面的金属板设置成可移动的。全文摘要本专利技术公开了一种。将异向介质裁剪成L形状的样品，并在拐角处切成 45°的切面，放入T形波导进行测量，通过对比T形波导两个输出端口测到的功率值，来验证T波导中的异向介质的电磁特性。如果待测异向介质样品具有负的折射率，那么在折射率为－1的频率点，最大输出功率将出现在与入射轴垂直的端口上。其结果与没有放入异向介质的情况相反，由此可以进一步来验证异向介质的负折射率特性。其优点是装置简便，性能稳定。文档编号G01R31/00GK1601289SQ20041006747公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日专利技术者陈红胜, 冉立新, 皇甫江涛, 章献民, 孔金瓯 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｔ形波导验证异向介质逆斯涅耳折射的方法，其特征在于：将异向介质（４）裁剪成Ｌ形状的样品，并在拐角处切成４５°的切面，放入Ｔ形波导（５）进行测量，通过对比Ｔ形波导（５）两个输出端口测到的功率值，来验证Ｔ波导（５）中的异向介质（４）的电磁特性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红胜，冉立新，皇甫江涛，章献民，孔金瓯，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]