[发明专利]一种减反膜

说明书

本发明提供了一种减反膜，涉及电磁波的减反增透领域。所述减反膜包括增益型超表面以及吸收型超表面，所述超表面分别充分覆盖在电磁材料的电磁波入射和透射表面并且电磁参数满足parity‑time对称条件。技术人员可以通过调控所述超表面的导纳来调控所述减反膜的减反效果，进一步地可以找到合适的超表面导纳来实现完美的减反效果(即电磁波反射率为0透射率为1)，同时所述减反效果与所述电磁材料的厚度无关。所述减反膜不会造成电磁波的能量损耗，并且厚度为10^‑10λ₀，远远小于电磁波的波长，因而具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及电磁波的减反增透领域，特别是涉及一种减反膜。

背景技术

减反膜，也称增透膜，用于减少光学和电磁元件表面的反射，增加工作波段内光波和电磁波的透射率，是光学薄膜中应用最广的一种。直至今日，减反膜的生产总量远远超过其他类型的薄膜。目前，现有的常见的减反膜主要包括四种：(1)电介质减反膜；(2)渐变结构表面减反膜；(3)导电薄膜减反膜；(4)电磁超材料减反膜。

电介质减反膜一般是基于反射波的干涉相消原理，该减反膜的优点是容易制备，而缺点是所需的光学厚度至少为四分之一波长，对于长波长的微波段来说，该减反膜往往会比较厚，而且一般只能工作在窄频段、窄角度的范围。

渐变结构表面减反膜是通过设计表面结构让入射介质的阻抗连续过渡到出射介质的阻抗，从而减少甚至消除反射波，该减反膜的优点是可以工作在宽频和宽角度的范围，而缺点是厚度一般情况下比较厚，且实际制备难度较大。

导电薄膜减反膜是通过调控导电薄膜的阻抗来实现不同材料的阻抗间的过渡，从而消除反射波，该减反膜的优点在于超薄的厚度，而缺点则是因电导引起的能量损耗。

电磁超材料减反膜是一种新型的减反膜，基于新型电磁材料，即电磁超材料，通过合适的设计，可以在电磁超材料中产生电共振和磁共振来调控并相消反射，该反射膜的优点是厚度相比于前面的减反膜可以大大减小，而缺点是一般只能工作在窄频段、窄角度的范围，且通常会依赖于入射电磁波的偏振，此外，实际设计和制备难度很大。

发明内容

本发明的目的是要解决传统减反膜存在的上述缺点，提供一种新型减反膜，该减反膜能够消除电磁材料表面上的反射，同时具备超薄以及能量无损耗的特性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种新型减反膜，用于消除电磁波在电磁材料表面上的反射，包括：

增益型超表面，覆盖在所述电磁材料的电磁波入射表面；

与所述增益型超表面相对设置的吸收型超表面，覆盖在所述电磁材料的电磁波透射表面；

其中，所述增益型超表面与所述吸收型超表面的相对磁导率都为1，所述增益型超表面的相对介电常数分别为所述吸收型超表面的相对介电常数分别为

其中，Y_s为所述增益型超表面与所述吸收型超表面的导纳，Y₀为空气的导纳，k₀为所述电磁波在真空中的波数，d_ms为所述增益型超表面与所述吸收型超表面的厚度，i为数学中的虚数单位，定义式为i²＝-1。

进一步地，

在横电波入射时，所述增益型超表面与所述吸收型超表面的导纳为

在横磁波入射时，所述增益型超表面与所述吸收型超表面的导纳为

其中，所述横电波为电场平行于所述电磁材料表面的电磁波，所述横磁波为磁场平行于电磁材料表面的电磁波，ε为所述电磁材料的相对介电常数，θ为所述电磁波的入射角。