[实用新型]一种可用于单向光学隐身的多层电介质结构

说明书

本实用新型提供了一种可用于单向光学隐身的多层电介质结构，属于光学隐身器件技术领域。多层电介质结构包括两个呈宇称‑时间对称分布的Thue‑Morse(图厄‑摩尔斯，T‑M)序列，T‑M序列S_N的迭代规则为：S₁＝A，N＝1；S₂＝AB，N＝2；S_N＝S_N‑1(A→AB，B→BA)，N≥3，其中S_N‑1中的A→AB表示A由AB代替，B→BA表示B由BA代替，N表示序列的序号，S_N表示序列的第N项；A为第一电介质层；B为第二电介质层；第一电介质层和第二电介质层为两种折射率不等的均匀电介质薄片，当某波长值的入射光从一侧入射，通过多层电介质结构反射后的反射光强为零，而该波长的光波从另一侧入射时，反射光强不为零，从而实现该波长值的入射光的单向隐身；改变增益‑损耗因子可实现对隐身波长的调控。

技术领域

本实用新型属于光学隐身器件技术领域，涉及一种可用于单向光学隐身的多层电介质结构。

背景技术

当电磁波遇到物体时，物体会对电磁波反射或散射。如果要物体电磁波的反射率为零，则无法通过反射观测到物体，即该物体对电场是光学隐身的。光学隐身在飞机和潜艇等方面有着非常广泛地应用，如雷达系统就是通过探测物体的反射光来发现目标。要实现对物体的光学隐身，就需要设计巧妙的光学结构，使电磁波被目标完全吸收或透射，从而实现零反射光强。

近年来，超构材料的研究为光学隐身的发展带来新的发展方向。在超构材料中，把反射体与人工原子组合在一起，使之与电磁波相互作用，从而实现低反射率。但超构材料只能与特定波长的光波相互作用。因此，当波长改变后，隐身的效果就会大打折扣。这就需要寻找一种光学隐身结构来实现对连续多波长、宽频率范围的光学隐身，且能对隐身波长进行灵活地调控。

研究表明，宇称-时间(parity–time，PT)对称结构中正、反向入射的光波有相同的透射特性，但其反射谱不重合，即反射性是非互易的。这种效应可被用于对特定波长的光学定向隐身。另外，PT对称结构的光子晶体，其电介质厚度一般设置为1/4光学波长，它与中心波长成正比，因此，在透射谱和反射谱中，缺陷模的位置是中心频率的函数，即当把PT对称的光子晶体应用于光学隐身时，其隐身波长可以通过中心波长来灵活地调控。

PT对称系统是一种特殊的非厄米结构，当组成PT光学系统的电介质中存在增益或损耗(或二者同时存在)时，系统与外界存在能量交换。PT对称的光学系统可以增强透射模的共振性，且不同方向入射的透射率极大值点和反射率的极小值点不重合。PT对称结构中的电介质复折射率可表示为n＝n_r±iq，其中n_r为折射率的实部，iq折射率的虚部，q为增益-损耗因子，i为虚数单位。各层电介质的折射率在空间上满足条件n(z)＝n*(–z)，其中*表示复共轭，z为位置坐标。

另外，相比周期性光子晶体，非周期光子晶体具有天然的缺陷腔；而相比准周期性光子晶体，非周期光子晶体的缺陷腔和缺陷模更多，且缺陷模对电场的局域性更强。因此，可以调制非周期光子晶体中的折射率，使其满足PT对称性，从而实现对特定波长的单向光学隐身，再通过控制中心波长，来设置电介质的厚度，进而实现对隐身波长的调制，另外，隐身波长还可以通知电介质中的增益-损耗因子灵活调控。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可用于单向光学隐身的多层电介质结构，本实用新型所要解决的技术问题是如何实现单向入射光的隐身。