【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基坑施工工程领域，特指一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统及其应用。
技术介绍
1、光与物质的相互作用取决于材料的电磁响应参数(即介电常数ε和磁导率μ)。而利用人工微结构实现的超构材料可以灵活地调控系统的等效电磁参数，为在天然材料之外的材料系统中实现高效光操纵提供了强大的研究平台。其中，超薄的零折射率超构材料，也称零折射率超表面(zero-index metasurfaces,zims)作为一类折射率接近为零的超构材料，由于其独特的操纵电磁波的能力而成为研究热点。当zims的相对介电常数和/或磁导率接近于零时，分别对应于电零(ε-near-zero,enz)和磁零(μ-near-zero,mnz)材料，电磁波在zims中的波长趋于无穷大，传播相位几乎为零，这些特性使得zims具有广阔的应用前景，如光压缩、定向辐射、非线性和磁光效应增强等。
2、近年来，随着微纳加工技术水平的日益提升，各种微小散射体被引入到超构材料背景中来研究新的电磁散射现象。特别是zims，其内部的少量掺杂就会对整体宏观的电磁响应产生显著影响。研究者们将任意形状的完美电导体和完美磁导体引入阻抗匹配的zim中已经实现了新奇的超反射和光学“隐身”现象。特别是，受到半导体掺杂想法的启发，研究者们发现掺杂的zim可以等效为均匀介质，相应的等效电磁参数强烈依赖于掺杂杂质的性质，从而提出了“光学掺杂”的新概念。光学掺杂在zim中的一个重要应用是实现能量收集和无线电能传输。一般来说，光学谐振器可以有效地约束电磁场，从而作为能量收集的接收
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统及其应用，解决现有的能量收集的能力强烈依赖于接收器的尺寸，且在亚波长尺度上很难实现高效能量收集的问题。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、本专利技术提供了一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，包括：
4、线路板；
5、布设于所述线路板上的若干条横向导电线路；
6、布设于所述线路板上的若干条纵向导电线路，所述纵向导电线路与所述横向导电线路相垂直连接，所述纵向导电线路上经由若干条横向导电线路分隔形成若干个纵向线路节段，所述横向导电线路上经由若干条纵向导电线路分隔形成若干个横向线路节段；
7、形成于所述线路板上的hmm区域，所述hmm区域内的每一横向线路节段上均连接有第一电容；
8、形成于所述线路板上的zim区域，所述zim区域位于所述hmm区域的外侧，所述zim区域内的每一横向线路节点及每一纵向线路节段上均连接有第二电容。
9、本专利技术的能量收集系统在zim中引入了双曲腔(hmm)，利用双曲腔作为亚波长散射体进行光子掺杂，且通过在线路板上布设平面的导电线路即可实现，有效地解决了现有技术中在亚波长尺度上实现高效能量收集的难题。
10、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，还包括通过如下公式计算得到所述第二电容的容值：
11、
12、
13、公式1中，ε为hmm和zim区域形成的超构表面的等效介电常数，μx为hmm区域形成的超构表面沿结构x方向的等效磁导率，c0为单位长度的电容，l0为单位长度的电感，ε0为真空的介电常数，μ0为真空的磁导率，μz为zim区域形成的超构表面的等效磁导率，μz＝0，g为系统的结构因子，g＝z0/ηeff＝0.255，其中z0和ηeff分别为结构的本征阻抗和有效波阻抗，ω为角频率，ω＝2πf，f为hmm和zim区域的频率，d为横向线路和纵向线路组成的若干正方形的边长，在给定第一电容的容值时，可得到f的值，c为第二电容。
14、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，还包括设于最外围的横向线路节段及纵向线路节段上的电阻。
15、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，还包括设于所述zim区域的至少一个激励源。
16、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，所述hmm区域设于所述线路板的中部处。
17、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，所述hmm区域设于所述线路板的任一侧部处。
18、本专利技术基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统的进一步改进在于，所述横向导电线路和所述纵向导电线路均等间隔布设。
19、本专利技术一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统可进一步用于无线电能传输系统。
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1.一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括通过如下公式计算得到所述第二电容的容值：
3.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括设于最外围的横向线路节段及纵向线路节段上的电阻。
4.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括设于所述ZIM区域的至少一个激励源。
5.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，所述HMM区域设于所述线路板的中部处。
6.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，所述HMM区域设于所述线路板的任一侧部处。
7.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，所述横向导电线路和所述纵向导电线路均等间隔布设。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的基于零折射率超构表面中
...【技术特征摘要】
1.一种基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括通过如下公式计算得到所述第二电容的容值：
3.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括设于最外围的横向线路节段及纵向线路节段上的电阻。
4.如权利要求1所述的基于零折射率超构表面中双曲散射体的能量收集系统，其特征在于，还包括设于所述zim区域的至少一个激励源。
5.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志伟，王宇倩，姜杰，孙勇，李云辉，江海涛，羊亚平，陈鸿，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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