一种时空减反膜及抗反射系统技术方案

本发明专利技术公开了一种时空减反膜及抗反射系统，本发明专利技术的时空减反膜包括：非线性介质，非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化，并实现动态界面，以减少入射波由入射介质入射至透射介质时的反射。本发明专利技术的时空减反膜通过目标光源倾斜照射非线性介质，使非线性介质产生折射率的移动变化，形成具有动态界面的时空超材料，以减少入射波由入射介质入射至透射介质时的反射。本发明专利技术将无反射从纯空间和纯时间拓展到时空领域，并利用时空打破空间和时间的平移对称性，实现频率波矢的调控。实现频率波矢的调控。实现频率波矢的调控。

【技术实现步骤摘要】
一种时空减反膜及抗反射系统


[0001]本专利技术涉及光学材料领域，尤其是指一种时空减反膜及抗反射系统。

技术介绍

[0002]当光在两种不同介质之间的界面上传播时，反射现象就会发生。抑制反射对信息转化和传递的实际应用，如谐振器、天线、滤波器和透镜等方面，具有十分重要的意义。目前，就抑制纯空间或纯时间界面上的反射现象而言，布鲁斯特效应和材料涂层等技术已被广泛用。减反膜是减少光
‑
物质相互作用时空间或时间反射的关键技术之一。在包含空间和时间的维度上，不同介质之间的时空界面会自然的产生反射现象，这对信息的传播是不利的。如何消除时空界面上的反射目前仍然是极其棘手的。
[0003]光的反射指光与物质相互作用时，由于界面两旁介质的阻抗不匹配，光的传播方向发生变化又返回原来介质中的现象。在许多光学系统中，减少反射是非常需要的。传统的光学减小反射是利用不同波长范围内的单层或多层介电薄膜和渐变折射率表面结构来实现的。这些方法不仅要求要具有非平面的表面，还会涉及到复杂的制造工艺和集成器件。因此，需要一种新的减反方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构合理的时空减反膜。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种时空减反膜，用于设置在入射介质和透射介质之间，该时空减反膜包括：
[0006]非线性介质，所述非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化，形成具有动态界面的时空超材料，以减少入射波由入射介质入射至所述透射介质时的反射。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，入射波由入射介质入射至所述时空超材料后，全部透射至所述透射介质。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，入射波由入射介质入射至所述时空超材料后，全部透射至所述透射介质时，所述时空超材料满足以下条件：
[0009][0010][0011]其中，n2为时空超材料的折射率，n1为入射介质的折射率，n3为透射介质的折射率，a为奇数，Δx为非线性介质在空间域的厚度，λ为入射波的波长，β为归一化的动态界面速度。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化Δn，满足：
[0013]Δn＝NI
[0014]其中，N为非线性介质的折射率系数，I为目标光源的光强度。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述目标光源在非线性介质上的入射角为m，m满足：0度<m<90度。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述动态界面为超光速动态界面、光速动态界面或亚光速动态界面。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述目标光源为泵浦光源。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述非线性介质为氧化铟锡。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述非线性介质上设置有减速介质，所述目标光源由所述减速介质照射至所述非线性介质，以降低所述动态界面的速度。
[0020]本专利技术提供了一种抗反射系统，其包括上述任一所述的时空减反膜以及所述目标光源；所述非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化，形成具有动态界面的时空超材料，以减少入射波由入射介质入射至所述透射介质时的反射。
[0021]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0022]本专利技术的时空减反膜通过目标光源倾斜照射非线性介质，使非线性介质产生折射率的移动变化，形成具有动态界面的时空超材料，以减少入射波由入射介质入射至透射介质时的反射。本专利技术将无反射从纯空间和纯时间拓展到时空领域，并利用时空打破空间和时间的平移对称性，实现频率波矢的调控。
[0023]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0024]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]图1是时空体系下亚光速界面介质和超光速界面介质中波的散射行为示意图；
[0026]图2是本专利技术一实施例中空减反膜对平面波激发的场分布的影响图；
[0027]图3是本专利技术一实施例中时空减反膜对窄带脉冲激发的磁场分布的影响图；
[0028]图4是本专利技术一实施例中时空减反膜实现时空无反射结构图；
[0029]图5是本专利技术一实施例中时空减反膜在ITO(氧化铟锡)材料上的实现结果。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0031]参照图1，其中，(a)和(b)为时空体系下亚光速界面介质的散射行为示意图，(c)和(d)超光速界面介质中波的散射行为示意图。横坐标x为空间域，纵坐标ct为时间域，格子区域、灰色区域和圆点区域分别对应折射率为n1、n2、n3的介质。入射波、反射波和透射波分别用Ψ
inc
、Ψ
‑
、Ψ
+
标记。时空减反膜的厚度在空间域为Δx，在时空域为d。
[0032]由于时变介质一般可分为两种，即移动界面介质和移动物质介质，虽然这两种构
型的电磁响应不同，但经过适当的洛伦兹变换后，它们可以相互切换。为了便于实际实现，这里主要讨论移动物质介质。在不失一般性的前提下，我们考虑折射率分别记为n1和n3的两种介质之间的动态界面。动态界面沿x轴以速度v
b
匀速运动，而各介质中的分子/原子保持静止。入射光沿x轴传播，与动态界面相互作用。
[0033]不同的折射率导致两种介质之间的阻抗不匹配，不可避免地产生反射。为了完整起见，我们这里考虑两种经典的动态界面，即亚光速和超光速界面。对于亚光速界面，反射波和透射波在动态界面的两侧(如图1中(a)所示)。对于超光速界面，由于因果关系，反射波和透射波共存于动态界面的同一侧(如图1中(c)所示)。在动态界面中加入时空超材料(如图1中(b)和(d)所示)，上述散射特性会有显著的改变。该超材料的时空厚度为d，厚度d在空间域上的投影为Δx。当d和n经过精心设计时，反射波会消失。我们将这样一种超材料定义为时空减反膜。由于空间和时间上平移对称性的破坏，不同的调制速度会导致色散中模式(ω＝ck/n1，)之间的跃迁。在均匀移动界面介质中，kv
b
‑
ω始终是一个守恒量。因此，入射和透射的频率关系如下:
[0034][0035]式中，ω
inc
，ω
+
分别为入射频率和透射频率，β＝v
b
/c为真空中归一化为光速的界面速度β
sub
，β
sup
。调制速度使透射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时空减反膜，用于设置在入射介质和透射介质之间，其特征在于，包括：非线性介质，所述非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化，形成具有动态界面的时空超材料，以减少入射波由入射介质入射至所述透射介质时的反射。2.根据权利要求1所述的时空减反膜，其特征在于，入射波由入射介质入射至所述时空超材料后，全部透射至所述透射介质。3.根据权利要求2所述的时空减反膜，其特征在于，入射波由入射介质入射至所述时空超材料后，全部透射至所述透射介质时，所述时空超材料满足以下条件：超材料后，全部透射至所述透射介质时，所述时空超材料满足以下条件：其中，n2为时空超材料的折射率，n1为入射介质的折射率，n3为透射介质的折射率，a为奇数，Δx为非线性介质在空间域的厚度，λ为入射波的波长，β为归一化的动态界面速度。4.根据权利要求1所述的时空减反膜，其特征在于，所述非线性介质在目标光源的倾斜照射下产生折射率的移动变化Δn，满足：Δn＝NI其中，N为非线性介质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高雷，余尤秀，胡昊，高东粱，
申请(专利权)人：苏州城市学院，
类型：发明
国别省市：