一种光频本征型超常电磁介质材料及其制备与应用方法技术

本发明专利技术属于电磁介质材料技术领域，特别涉及一种光频本征型超常电磁介质材料及其制备与应用方法。本发明专利技术以透明光学晶体为基质晶体，以三价稀土离子为掺杂离子，将两种稀土离子均匀掺杂在基质晶体中获得光频本征型超常电磁介质材料；利用所选则的两种稀土离子同一波长处的电偶极跃迁和磁偶极跃迁同时实现负介电常数和负磁导率，从而实现负折射率；电磁共振跃迁的激发波长由选所择的稀土离子的能级结构决定，处于300?nm~2000?nm的波长范围内。本发明专利技术可以在很大程度上简化材料制备工艺，实现光频的超常电磁响应，甚至可以获得负折射性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁介质材料
，特别涉及。
技术介绍
超常电磁介质是指这样一类材料系统，它们具有小于I甚至是负值的介电常数或磁导率，并表现出与常规材料显著不同的电磁性质。其中，当介质的介电常数和磁导率均小于零时，电磁波在其中传播时满足左手关系，因此也称为左手材料。左手材料具有许多新奇的电磁特性，包括负折射、逆Doppler位移、逆Cerenkov福射效应等。正因如此，左手材料在超透镜及其它光学器件方面具有潜在的应用价值。传统的超常电磁介质主要基于周期性金属谐振结构，即采用金属线实现电谐振、开口谐振环实现磁谐振，以此来获得超常的介电响应和磁响应。其中超常介电响应容易获得，如很多金属材料，从微波到光频都具有负的介电常数，而高频磁谐振(微波以上频率)的获得则需要借助周期结构来实现。进入光频以后，要求结构单元的尺度为纳米级，因此对材料的制备技术提出了很高的要求，复杂的微机械制备工艺和化学方法不能适应工业生产的需要；另外，由于金属结构单元在光频的损耗较高，这也限制了这一类超常电磁介质的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，这种介质是稀土离子掺杂的晶体材料，利用稀土离子的共振电偶极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于：以透明光学晶体为基质晶体，以三价稀土离子为掺杂离子，将两种稀土离子均匀掺杂在基质晶体中所形成的光频本征型超常电磁介质材料；所述两种稀土离子分别提供负介电常数和提供负磁导率；其中稀土离子总摩尔数占基质晶体摩尔数的0.1％～10％；两种稀土离子的摩尔比为1:1～1:10，其中提供负介电常数的稀土离子的含量不大于提供负磁导率的稀土离子的含量，且要求提供负介电常数的稀土离子的电偶极跃迁能级对和提供负磁导率的稀土离子的磁偶极跃迁能级对满足简并条件；该材料能够利用同一波长处的电偶极跃迁和磁偶极跃迁同时实现负介电常数和负磁导率，从而实现负折射率。

【技术特征摘要】
1.一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于以透明光学晶体为基质晶体，以三价稀土离子为掺杂离子，将两种稀土离子均匀掺杂在基质晶体中所形成的光频本征型超常电磁介质材料；所述两种稀土离子分别提供负介电常数和提供负磁导率；其中稀土离子总摩尔数占基质晶体摩尔数的O. 1% 10% ;两种稀土离子的摩尔比为1:1 1:10，其中提供负介电常数的稀土离子的含量不大于提供负磁导率的稀土离子的含量，且要求提供负介电常数的稀土离子的电偶极跃迁能级对和提供负磁导率的稀土离子的磁偶极跃迁能级对满足简并条件；该材料能够利用同一波长处的电偶极跃迁和磁偶极跃迁同时实现负介电常数和负磁导率，从而实现负折射率。2.根据权利要求I所述的一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于所述基质晶体为的 Y203、La2O3' Y3Al5O12' YAlO3' LiNbO3' CaffO4, YVO4、CaF2' LaF3 或 Ca5 (PO4) 3F。3.根据权利要求I所述的一种光频本征型超常电磁介质材料，其特征在于所述稀土离子为 Pr3+、Nd3+、Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+ 或 Yb3+。4.一种如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周济，傅晓建，许元达，李勃，兰楚文，赵乾，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：