[发明专利]零折射率波导结构及零折射率材料的制备方法

权利要求书

1.一种零折射率波导结构，其特征在于，包括：

两块平行设置的金属平板；以及，

复合材料，设于所述金属平板之间且所述复合材料的表面与所述金属平板贴合，所述复合材料由至少两种具有不同介电常数的非金属材料在被传导波的传播方向上以最小重复单元周期排列形成，在所述被传导波的传播方向上，所述最小重复单元的长度小于所述被传导波的波长；

其中，所述金属平板与所述复合材料形成的整个结构在所述被传导波的传播方向上的等效介电常数处于零折射率材料介电常数的预设范围内。

2.根据权利要求1所述的零折射率波导结构，其特征在于，所述零折射率材料介电常数的预设范围为-0.1～0.1。

3.根据权利要求1或2所述的零折射率波导结构，其特征在于，所述复合材料在与所述被传导波的传播方向垂直的平面上的投影为矩形，所述矩形与所述金属平板平行的一边的长度为，与所述金属平板垂直的一边的长度为；

所述复合材料在所述被传导波的传播方向上的等效介电常数，由处于所述零折射率材料介电常数的预设范围内的所述金属平板与所述复合材料形成的整个结构在所述被传导波的传播方向上的等效介电常数确定：

，

其中，表示所述被传导波在真空中的波数，表示所述被传导波的频率，表示所述被传导波在真空中的速度，表示所述被传导波在平行于所述金属平板且垂直于所述最小重复单元周期排列方向的方向上的半周期数，表示所述被传导波在垂直于所述金属平板的方向上的半周期数。

4.根据权利要求3所述的波导结构，其特征在于，所述复合材料由具有不同介电常数的A材料和B材料以最小重复单元AB的形式周期排列形成。

5.根据权利要求1所述的波导结构，其特征在于，在所述被传导波的传播方向上，所述最小重复单元的长度小于等于所述被传导波的波长的1/6。

6.根据权利要求1所述的波导结构，其特征在于，至少在一个相邻两所述具有不同介电常数的材料的接触面上设置有金属线，所述金属线与两块所述金属平板均垂直接触。

7.根据权利要求6所述的波导结构，其特征在于，所述金属线的半径小于等于所述被传导波的波长的1/50。

8.一种零折射率材料的制备方法，包括步骤：

提供两块平行设置的金属平板；

根据被传导波的频率确定待填入所述金属平板之间的各向异性材料的介电常数，以使所述金属平板与所述各向异性材料形成的整个结构在所述被传导波的传播方向上的等效介电常数处于零折射率材料介电常数的预设范围内，所述各向异性材料包括由至少两种具有不同介电常数的非金属材料在被传导波的传播方向上以最小重复单元周期排列形成的复合材料；

将所述各向异性材料填入所述金属平板之间，并使所述各向异性材料的表面与所述金属平板贴合。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，确定待填入所述金属平板之间的各向异性材料的介电常数的步骤中，根据公式确定所述各向异性材料在所述被传导波的传播方向上的介电常数，

其中，表示处于所述零折射率材料介电常数的预设范围内的所述金属平板与所述各向异性材料形成的整个结构在所述被传导波的传播方向上的等效介电常数，表示所述被传导波在真空中的波数，表示所述被传导波在真空中的速度，表示所述被传导波在平行于所述金属平板且垂直于所述最小重复单元周期排列方向的方向上的半周期数，表示所述被传导波在垂直于所述金属平板的方向上的半周期数，所述各向异性材料在与所述被传导波的传播方向垂直的平面上的投影为矩形，所述矩形与所述金属平板平行的一边的长度为，与所述金属平板垂直的一边的长度为。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对于所述被传导波为，的横电波，根据公式确定所述各向异性材料在所述被传导波的传播方向上的介电常数。