本发明专利技术实施例涉及一种基于超材料的反射器，包括：具有发散电磁波功能的超材料和设置在所述超材料一侧表面上的反射层。该超材料存在一区域，该区域内的超材料的介电常数ε与磁导率μ的乘积最小，区域外的超材料的介电常数ε与磁导率μ的乘积从两侧向该区域方向连续减小。该反射器根据改变折射率在超材料中的分布，可达到改变电磁波的传播路径的目的，本发明专利技术的反射器制造工艺简单、成本较低且具有较高的精确度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超材料领域，尤其涉及一种基于超材料的反射器。
技术介绍
目前使用的反射器是抛物面形状，为了制造抛物反射面通常利用模具铸造成型或者采用数控机床进行加工的方法。第一种方法的加工工艺比较复杂，成本高，而且抛物面的形状要比较准确才能实现电磁波的定向传播，所以对加工精度的要求也比较高。第二种方法采用大型数控机床进行抛物面的加工，这种方法加工比较精确，但是制造这种大型数控机床比较困难，而且成本比较高。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于超材料的反射器，其制造工艺简单、成本较低且具有较高的精确度。为解决上述技术问题，提供了一种基于超材料的反射器，包括具有发散电磁波功能的超材料和设置在所述超材料一侧表面上的反射层。进一步地，所述超材料包括至少一个超材料片层，所述超材料片层包括基板和多个附着在所述基板上的人造微结构，所述超材料存在一区域，该区域内的超材料的介电常数e与磁导率y的乘积最小，所述区域外的超材料的介电常数e与磁导率U的乘积从两侧向该区域方向连续减小。进一步地，所述超材料由多个介电常数非均匀分布的超材料片层沿垂直于所述片层表面的方向堆叠形成。进一步地，每个所述人造微结构为由至少一根金属丝组成的平面结构或立体结构。进一步地，所述金属丝为铜丝或银丝。进一步地，所述金属丝通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基板上。进一步地，所述基板由高分子聚合物、陶瓷材料、聚四氟乙烯、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。进一步地，所述人造微结构呈“工”形，包括第一金属丝和分别连接在第一金属丝两端且垂直于所述第一金属丝的第二金属丝。进一步地，所述人造微结构包括相互垂直而连接成“十”字形的两个第一金属丝、分别连接在每个第一金属丝两端且垂直于第一金属丝的第二金属丝。进一步地,所述反射层由金属材料制成。上述技术方案至少具有如下有益效果本专利技术的基于超材料的反射器通过改变折射率在超材料中的分布，可达到改变电磁波的传播路径的目的，其制造工艺简单、成本较低且具有较高的精确度。附图说明图I是超材料对电磁波发散特性的示意图。图2是本专利技术的基于超材料的反射器的原理示意图。图3是图2所示的超材料的第一实施例的结构示意图。图4是图3所示的超材料的主视图。图5是由图4所示人造微结构衍生的第二实施例的示意图。图6是由图5所示人造微结构衍生的第三实施例的示意图。图7是本专利技术所采用的超材料的第四实施例的主视图。 具体实施例方式当一束电磁波由一种介质传播到另外一种介质时，电磁波会发生折射，当物质内部的折射率分布非均匀时，电磁波就会向折射率比较大的位置偏折，电磁波的折射率与 成正比关系，因而通过改变介电常数e和/或磁导率y在材料中的分布，就可达到改变电磁波的传播路径的目的。超材料是一种以人造微结构2为基本单元并以特定方式进行空间排布、具有特殊电磁响应的新型材料，包括人造微结构2和供人造微结构附着的基板I。人造微结构2为由至少一根金属丝组成的平面结构或立体结构，多个人造微结构2在基板I上阵列排布，每个人造微结构2以及其所附着的基板I所占部分即为一个单元格。基板I可为任何与人造微结构2不同的材料，这两种材料的叠加使每个单元格产生一个等效介电常数与磁导率，这两个物理参数分别对应了单元格的电场响应与磁场响应。超材料对电磁响应的特征是由人造微结构2的特征所决定，而人造微结构2的电磁响应很大程度上取决于其金属丝的图案所具有的拓扑特征和其几何尺寸。根据上述原理设计超材料空间中排列的每个人造微结构2的图案和几何尺寸，就可对超材料中每一点的电磁参数进行设置。图I所示为超材料对电磁波发散特性的示意图，图示中的具有发散功能的超材料10存在一个区域，该区域内的超材料10的介电常数e与磁导率U的乘积最小，该区域外的超材料10的介电常数e与磁导率U的乘积从两侧向该区域方向连续减小。当一束平行电磁波入射到具有上述电磁参数分布的超材料10时，电磁波通过超材料10折射后发散射出。如图2所示本专利技术的基于超材料的反射器，包括图I所示的具有发散电磁波功能的超材料10和设置在超材料10 —侧表面上的反射层20。反射层20是具有良好反射特性的反射面，比如金属反射面等。当一束电磁波入射到本专利技术的反射器上时，入射的电磁波经过具有发散电磁波特性的超材料10并向折射率大的地方偏折，再经过反射层20反射，最后又经过超材料10折射并进一步向折射率大的地方偏折，反射出的电磁波为图2所示的发散出射的电磁波。本专利技术的反射器所采用的超材料10包括至少一个超材料片层3，超材料片层3包括基板I和多个附着在基板I上的人造微结构2。实验证明，电磁波通过超材料10的偏折角与超材料10的厚度和折射率变化率有关，因此通过合理设计超材料10的每个超材料片层3的折射率分布以及超材料片层3的数量，就可以实现电磁波的各种出射效果，例如使射入的平行电磁波发散射出。进一步的，电磁波的折射率与成正比关系，所以只要改变介电常数与磁导率中的至少一个，就可以改变折射率。通常，通过改变介电常数来改变折射率，因为具有电场响应的人造微结构结构简单，例如“工”字形、“H”形等。为了实现使电磁波发散的目的，本实施例中超材料10存在一区域4，该区域4内的超材料10的介电常数e与磁导率U的乘积最小，该区域4外的超材料10的介电常数e与磁导率U的乘积从两侧向该区域方向连续减小。即本专利技术所采用的超材料10的区域4内的折射率最小，该区域4外的超材料10的折射率从两侧向该区域4连续减小，当平行入射的电磁波经过该超材料10时，电磁波向折射率大的区域偏折，即电磁波向超材料10两侧偏折，再经过反射层20反射后，电磁波再次经过超材料10进一步向超材料10的两侧偏折，经过上述过程平行入射的电磁波发散射出。 图3和图4分别是本专利技术的基于超材料的反射器所采用的超材料10的第一实施例的结构示意图和主视图。在本实施例中超材料10由多个相同的介电常数非均匀分布的超材料片层3沿垂直于超材料片层3表面方向堆叠形成。每个超材料片层3包括片状的基板I和附着在基板I上的多个人造微结构2。本实施例中的人造微结构2呈“工”字形，包括第一金属丝201和分别连接在第一金属丝201两端且垂直于第一金属丝201的第二金属丝202。人造微结构2阵列分布在基板I上。实验证明，相同图案的人造微结构2，其几何尺寸与介电常数成正比，因此在入射电磁波确定的情况下，通过合理设计人造微结构2的图案和不同尺寸的人造微结构2在超材料片层上的排布，就可以制成具有上述折射率分布规律的超材料10。如图4所示超材料10的区域4内“工”字形人造微结构2的尺寸最小，该区域4外“工”字形人造微结构2的尺寸从两侧向该区域方向连续减小。通过合理设计超材料10中的“工”字形人造微结构2的尺寸分布，即可实现平行电磁波的发散反射。图5所示实施例是图4所示实施例中的人造微结构2的衍生，其人造微结构2不仅包括构成“工”字形的第一金属丝201和第二金属丝202，还包括分别连接在第二金属丝202两端且垂直于第二金属丝202的第三金属丝203。图6所示实施例则是图5的人造微结构2的进一步衍生，其人造微结构2在图5的基础上还包括分别连接在第三金属丝203两端且垂直于第三金属丝203的第四金属丝204。依此类推，本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于超材料的反射器，其特征在于，包括：具有发散电磁波功能的超材料和设置在所述超材料一侧表面上的反射层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，栾琳，蒋楠楠，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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