基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术制造技术

基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，属于超表面设计领域。1)建立模型：选定二维计算区域、介质材料参数以及入射光束，确定超表面的磁化率参数；2)将计算区域用四边形网格单元剖分，并记录计算区域中每个单元的信息；3)建立二维计算区域SEM‑GSTCs矩阵方程，求解每个结点的场值；4)绘制磁场强度分布图；5)通过重新调整材料合成磁化率的方式，进而改进材料的磁化率张量结构，利用更新后的磁化率张量，重复步骤3)～4)，直至获得指定的功能，结束迭代，输出超表面的磁化率张量，并根据磁化率进行下一步超表面的物理结构设计。可极大地节省CPU计算时间和内存，提高超表面设计仿真的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术
本专利技术属于超表面设计领域，尤其是涉及一种基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术。
技术介绍
超表面属于超材料的一种，是由许多亚波长纳米散射颗粒单元组成的二维功能性平面结构。相比超材料，超表面的优点是低耗散、重量轻、易制造，可以任意调控光波的相位、振幅和偏振，与传统的频率选择表面相比，超表面提供了更为丰富的功能(S.Sandeep,J.JinandC.Caloz,"Finite-ElementModelingofMetasurfacesWithGeneralizedSheetTransitionConditions,"inIEEETransactionsonAntennasandPropagation,vol.65,no.5,pp.2413-2420,May2017,doi:10.1109/TAP.2017.2679478)。具体来说，超表面可改变偏振方向和极化方式，亦可以进行光束分离，还可以实现轨道角动量复用技术。超表面之所以能实现这么多复杂又实用的功能，是因为它能产生介质中电磁场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于包括以下步骤：/n1)建立模型：选定二维计算区域、介质材料参数以及入射光束，确定超表面的磁化率参数；/n2)将计算区域用四边形网格单元剖分，并记录计算区域中每个单元的信息；/n3)建立二维计算区域SEM-GSTCs矩阵方程，求解方程得到每个结点的场值；/n4)绘制二维计算区域内的磁场强度分布图；/n5)上述步骤4)得到的磁场强度分布图若不满足超表面预先指定的功能，或出现不期望得到的特性，则通过重新调整材料合成磁化率的方式，进而改进材料的磁化率张量结构，利用更新后的磁化率张量，重复步骤3)～4)的过程，直至获得指定的功能，结束迭代，...

【技术特征摘要】
1.基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于包括以下步骤：
1)建立模型：选定二维计算区域、介质材料参数以及入射光束，确定超表面的磁化率参数；
2)将计算区域用四边形网格单元剖分，并记录计算区域中每个单元的信息；
3)建立二维计算区域SEM-GSTCs矩阵方程，求解方程得到每个结点的场值；
4)绘制二维计算区域内的磁场强度分布图；
5)上述步骤4)得到的磁场强度分布图若不满足超表面预先指定的功能，或出现不期望得到的特性，则通过重新调整材料合成磁化率的方式，进而改进材料的磁化率张量结构，利用更新后的磁化率张量，重复步骤3)～4)的过程，直至获得指定的功能，结束迭代，输出超表面的磁化率张量，并根据磁化率进行超表面的物理结构设计。


2.如权利要求1所述基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于步骤1)中，所述选定二维计算区域是确定二维计算区域的形状、尺寸以及边界条件。


3.如权利要求1所述基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于步骤1)中，所述介质材料参数包括填充计算区域的介质的介电常数、磁导率、尺寸大小。


4.如权利要求1所述基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于步骤1)中，所述入射光束在选定时包括入射光束的振幅、频率以及传播方向信息。


5.如权利要求1所述基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于在步骤2)中，所述记录计算区域中每个单元的信息包括顶点坐标、材料属性及边界特性。


6.如权利要求1所述基于谱元法和广义薄片过渡条件的超表面电磁仿真技术，其特征在于在步骤3)中，所述建立二维计算区域SEM-GSTCs矩阵方程的具体步骤为：
①控制方程为二维y方向的标量亥姆霍兹方程如下：



应用伽辽金方法得到残数加权方程：



其中，Hy(x,z)为磁场的y方向分量，∈r为材料的相对介电常数，μr为材料的相对磁导率，Ωe表示第e个单元区域，表示该单元的第i个测试函数；
②利用分部积分的方法，残数加权方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娜，刘学翰，陈希，蔡国雄，叶龙芳，柳清伙，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35