自由空间微波子弹的三维压缩方法技术

本发明专利技术公开了一种自由空间微波子弹的三维压缩方法，包括以下步骤：1)以在周期性结构中使用导向共振的方法创建一个平板光学器件，该光学器件作为非局域窄带带通滤波器工作；2)通过调整导向共振的波段色散来控制微波子弹的群速度；3)通过调整导向共振的光谱线宽来控制传播距离；4)根据需求按步骤2)至步骤3)设置导向共振的波段色散和导向共振的光谱线宽后，将待压缩电磁波通过平板光学器件，实现电磁波在远场三维压缩成子弹形式传输。使用本发明专利技术方法可以实现根据电磁波获得群速度可控的一般传播不变的三维微波子弹。传播不变的三维微波子弹。传播不变的三维微波子弹。

【技术实现步骤摘要】
自由空间微波子弹的三维压缩方法


[0001]本专利技术涉及微波脉冲传输技术，尤其涉及一种自由空间微波子弹的三维压缩方法。

技术介绍

[0002]微波子弹是传播不变的光波包，位于三个空间维度和时间维度。这种无衍射色散脉冲已经在各研究方向中被广泛的讨论和应用，包括通信、生物成像、无线传能和量子密钥分配。
[0003]在自由空间中传播的所有微波子弹(也称为“局域波”)的基本性质是它们的时间和空间频率分量之间的特定“时空耦合”，形式为ω＝v
g
*k
z
+b，其中ω是角频率，k
z
是传播方向上的波数，v
g
是微波子弹的群速度，b是当v
g
<c时为正的常数。开发能够为v
g
和b的大范围参数创建这种特定时空耦合的技术是一项重大挑战。
[0004]在自由空间中生成3D微波子弹的研究过程中，已经实现了特殊类型的微波子弹，该类微波子弹具有受限的时空耦合形式。其中包括b＝0且v
g
>c的X波，以及b≠0且v
g
＝c的聚焦波模式。最近，有研究建议通过增加锥形脉冲前沿预变形的方法来控制高斯
‑
贝塞尔脉冲的群速度，然而这种产生的波包在传播过程中表现出显著的变化。到目前为止，还没有合成群速度可控的一般传播不变的三维微波子弹的途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种自由空间微波子弹的三维压缩方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自由空间微波子弹的三维压缩方法，包括以下步骤：
[0007]1)以在周期性结构中使用导向共振的方法创建一个平板光学器件，该光学器件作为非局域窄带带通滤波器工作；
[0008]所述光学器件应满足以下条件：
[0009]A)无直接(背景)反射，即光学器件的反射系数r
d
＝0；
[0010]B)狭窄线宽：r(k
⊥
)＜＜ω(k
⊥
)，其中，r(k
⊥
)为光学器件导向共振带的辐射线宽，ω(k
⊥
)为光学器件导向共振带的中心频率；
[0011]C)各向同性二次波段色散：其中α＝c2β/ω0；
[0012]D)所需的波段色散各向同性；
[0013]2)通过调整导向共振的波段色散来控制微波子弹的群速度；调节公式如下：
[0014][0015]3)通过调整导向共振的光谱线宽来控制强度下降到某设定值的最大的传播距离；
[0016]其中，传播距离L
max
与导向共振的光谱线宽γ(k
⊥
)满足以下关系：
[0017][0018]4)根据需求按步骤2)至步骤3)设置导向共振的波段色散和导向共振的光谱线宽后，将待压缩电磁波通过平板光学器件，实现电磁波在远场三维压缩成子弹形式传输。
[0019]本专利技术产生的有益效果是：
[0020]本专利技术提供了一种利用时空调制实现电磁波远场三维聚焦方法；并说明了可三维聚焦电磁波的装置的特征约束；使用本专利技术方法可以实现根据电磁波获得群速度可控的一般传播不变的三维微波子弹。
附图说明
[0021]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0022]图1是本专利技术实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]如图1所示，一种自由空间微波子弹的三维压缩方法，包括以下步骤：
[0025]1)以在周期性结构中使用导向共振的方法创建一个平板光学器件，该光学器件作为非局域窄带带通滤波器工作；
[0026]所述光学器件应满足以下条件：
[0027]A)无直接(背景)反射，即光学器件的反射系数r
d
＝0；因此平板的反射率呈现洛伦兹线形；
[0028]B)狭窄线宽：r(k
⊥
)＜＜ω(k
⊥
)，其中，r(k
⊥
)为光学器件导向共振带的辐射线宽，ω(k
⊥
)为光学器件导向共振带的中心频率；因此洛伦兹近似δ函数；
[0029]C)各向同性二次波段色散：其中α＝c2β/ω0；
[0030]D)所需的波段色散各向同性；
[0031]2)通过调整导向共振的波段色散来控制微波子弹的群速度；调节公式如下：
[0032][0033]3)通过调整导向共振的光谱线宽来控制强度下降到某设定值的最大的传播距离；
[0034]其中，传播距离L
max
与导向共振的光谱线宽γ(k
⊥
)满足以下关系：
[0035][0036]4)根据需求按步骤2)至步骤3)设置导向共振的波段色散和导向共振的光谱线宽后，将待压缩电磁波通过平板光学器件，实现电磁波在远场三维压缩成子弹形式传输。
[0037]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本专利技术所附权利要求的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由空间微波子弹的三维压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以在周期性结构中使用导向共振的方法创建一个平板光学器件，该光学器件作为非局域窄带带通滤波器工作；所述光学器件应满足以下条件：a)无直接反射，即光学器件的反射系数r
d
＝0；b)狭窄线宽：r(k
⊥
)＜＜ω(k
⊥
),其中，r(k
⊥
)为光学器件导向共振带的辐射线宽，ω(k
⊥
)为光学器件导向共振带的中心频率；c)各向同性二次波段色散：其中α＝c2β/ω0；d)所需的波段色散各向同性；2)通过调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖龙，杨萌，陈俊，陈亮，杨婧娴，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：