[发明专利]基于斜三角开口对环的宽带低耗左手材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于斜三角开口对环的宽带低耗左手材料，属于电磁介质特性研究技术领域。

背景技术

左手材料是介电常数ε和磁导率μ在一定的电磁波频段内同时为负的一种新型人工电磁材料，具有不同于常规材料的奇异电磁特性，在光学成像、微波器件、天线系统、电磁隐身等领域具有广阔的应用前景。左手材料自其问世以来，一直是国际学术界的研究热点之一。2000年Smith研究小组用开口谐振环和金属线首次实现了磁导率和介电常数同时为负的左手材料，见D.R.Smith W.J.Padilla，D.C.Vier，et a1.Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity，Phys.Rev.Lett.2000.84：4184-4187.。引起了国内外学者的广泛关注并积极展开研究，但是带宽窄、损耗高限制了左手材料的应用。文献：Zhou J，Zhang L，Tuttle G，Koschny T，Soukoulis CM.Negative index materials using simple short wire pairs.Phys Rev B，2006，73(4)：04110.、M.Kafesaki，I.Tsiapa，N.Katsarakis，T.Koschny，C.M.Soukoulis，and E.N.Economou，Left-handed metematerials：The fishnet structure and its variations.Phy.Rev.B：Condens.Matter Mater.Phys.，2007，75(23)：235114.和Chen HSh，Ran LX，Huangfu JT，Zhang XM，Chen KSh，Grzegorczyk TM，et al.Negative refraction of a combined double S-shaped metamaterial.Appl Phys Lett，2005，86：151909.3篇文献分别提出的网格型和渔网型左手材料，其优点是能使电磁波垂直于基板平面入射，缺点是容易导致屏蔽效应(screening effects)和较大的吸收损耗(absorption loss)。Simovski R，He SL.Frequency range and explicit expressions for negative permittivity and permeability for an isotropic medium formed by a lattice of perfectly conduting Ωparticles.Phys Lett A，2003，311：254-63.文献Simovski R，He SL.Frequency range and explicit expressions for negative permittivity and permeability for an isotropic medium formed by a lattice of perfectly conduting Ωparticles.Phys Lett A，2003，311：254-63.提出的S型，文献Cheng Zhu，Chang-Hong Liang，Long Li.Broadband negative index metamaterials with low-loss.Int J Electron Commun，2010，10：004.提出的Ω型左手材料结构新颖，但最大相对带宽仅为19.3％，且损耗高。Ω型左手材料是基于三角谐振单元的左手材料，带宽达到了2.7GHz，但是相对带宽仍有待提高。文献Chen Chun-Hui，Qu Shao-Bo，Xu Zhuo，Wang Jia-Fu，Ma Hua，Zhou Hang，A two-dimension broad pass-band left-handed metamaterial based on single-sided metallic structure，Acta Phys.Sin.，2011，60(2)：024101.提出的单面金属结构的宽带左手材料，相对带宽有很大提高，但损耗还有待降低。目前文献报道左手材料大多都只有一个传输通带，关于多频段左手材料的研究则比较少。文献H.S.Chen，L.X.Ran，J.T.Huangfu，X.M.Zhang，K.S.Chen，T.M.Grzegorczyk，and J.A.Kong.，Metamaterial exhibiting left-handed properties over multiple frequency bands.J.Appl.Phys.，2004，96(9)：5338-5340.提出的基于S型谐振器的双频段左手材料结构简单，但最大相对带宽仅为13.6％，且损耗高。文献Weiren Zhu，Xiaopeng Zhao，and Jiquan Guo，Multibands of negative refractive indexes in the left-handed metamaterials with multiple dendritic structures，Appl Phys Lett.，2008，92：241116.和文献Jiafu Wang，Shabo Qu，Yiming Yang，Hua Ma，XiangWu，and Zhuo Xu，Multiband left-handed metamaterials，Appl Phys Lett.，2009，95：014105.通过将不同尺寸的左手材料结构单元组合在一起实现了多频段的左手材料，但结构复杂、不易加工，且损耗大。文献Minhua Li，Helin Yang，Yan Tian，Dongyun Hou，Dual bands of negative refractive indexes in the planar left-handed metamaterials，Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2011，323：607-610.提出了一种电磁波可垂直于基板入射的双频段平面左手材料，但是该结构的双负频段不易调节，且损耗大。