[发明专利]基于超材料的电磁波非对称传输控制器

说明书

本发明提供一种基于超材料的电磁波非对称传输控制器，包括，介质层、第一电磁材料层和第二电磁材料层；第一电磁材料层与第二电磁材料层的结构相同，第一电磁材料层镀附于介质层的第一表面；第二电磁材料层以第二电磁材料层的中心为旋转中心，围绕z轴平行线逆时针旋转90度，再围绕x轴平行线顺时针旋转180度后，镀附于介质层的第二表面；第一电磁材料层包括N*N个基本单元，且多个基本单元呈周期性排列；每个基本单元由一“L”型线和一非对称“U”型线组成，“L”型线和“U”型线的线宽相等；介质层的厚度为微米量级，电磁材料层的厚度为纳米量级。本发明提供的基于超材料的电磁波非对称传输控制器，能够对太赫兹波实现有效非对称传输控制。

技术领域

本发明涉及电磁波传输控制领域，尤其涉及一种基于超材料的电磁波非对称传输控制器。

背景技术

太赫兹波通常是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，其波段位于毫米波和红外波之间，在电磁波谱中占据着重要位置。太赫兹波具有许多优越的特性，在物理和生命科学等基础学科以及安全探测、医学成像和通信技术等应用学科方向都具有重要的研究价值和应用前景。目前，由于大多数常规的自然材料与太赫兹波之间的相互作用较弱，不具备显著地电磁响应，导致了太赫兹器件和材料的缺乏，大大地限制了人们对太赫兹波的研究和利用。

超材料(Metamaterials)的出现推进了太赫兹波的研究发展。超材料是一种人工复合材料或复合媒介，通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常物理特性，如负折射、异常的透射和反射、隐身斗篷等。超材料一般是由周期性排列的基本单元构成，其电磁特性主要取决于基本单元的几何结构，且基本单元的尺寸需远小于入射电磁波的波长。实践证明，超材料能够对太赫兹波的振幅、相位、偏振态和传播方向实现有效的控制，特别是手性超材料中非对称传输现象的研究吸引了越来越多的关注和深入研究。

但是，现有的电磁波传输控制器尚不能对电磁波特别是太赫兹波的传输方向进行有效地传输控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于超材料的电磁波非对称传输控制器，通过对电磁材料层的基本单元的结构进行改进，实现对太赫兹波的传输方向进行有效非对称传输控制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于超材料的电磁波非对称传输控制器，包括，介质层、第一电磁材料层和第二电磁材料层；

第一电磁材料层与第二电磁材料层的结构相同，第一电磁材料层镀附于介质层的第一表面；第二电磁材料层以第二电磁材料层的中心为旋转中心，围绕z轴平行线逆时针旋转90度，再围绕x轴平行线顺时针旋转180度后，镀附于介质层的第二表面，其中，介质层所在的平面与坐标系的xy平面平行，坐标系为右手坐标系，且第二电磁材料层到第一电磁材料层的方向为+z方向；

第一电磁材料层包括N*N个基本单元，且多个基本单元呈周期性排列；

每个基本单元由一“L”型线和一非对称“U”型线组成，“L”型线包括相互垂直设置的第一连接边和第二连接边，第一连接边的长度大于第二连接边的长度；“U”型线包括第三连接边、第四连接边和第五连接边，第三连接边与第五连接边纵向平行，且第四连接边垂直连接第三连接边和第五连接边的下端部，第三连接边的长度小于第五连接边的长度；“L”型线的第一连接边位于“U”型线的第三连接边的正上方，且“L”型线的第二连接边垂直插入“U”型线的开口位置；

“L”型线和“U”型线的线宽相等；

介质层的厚度为微米量级，第一电磁材料层和第二电磁材料层的厚度为纳米量级。

进一步地，介质层的材质为聚酰亚胺。

进一步地，第一电磁材料层和第二电磁材料层的材质相同，为铜，金或铝。

进一步地，“L”型线和“U”型线的线宽均为w＝10μm；