[发明专利]一种阻抗匹配元件

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种用于减小超材料对电磁波反射的阻抗匹配元件。

背景技术

光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数，例如介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。

然而超材料改变的是进入其内部的电磁波的电磁响应，对入射到超材料表面的电磁波仍然会因为折射率的突变造成电磁波被反射，使得最终超材料响应电磁波的效果降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种结构简单、便于规模化生产、能有效减少电磁波从自由空间入射到超材料功能层所发生的反射现象的阻抗匹配元件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种阻抗匹配元件，其用于超材料功能层，所述超材料功能层上折射率分布不均匀且具有最大折射率n_max与最小折射率n_min，所述阻抗匹配元件包括第一至第M层阻抗匹配层；所述第一至第M层阻抗匹配层包括相对的两片基材以及与所述两片基材构成密封腔的密封物；所述第一阻抗匹配层折射率等于空气折射率，所述第M层阻抗匹配层折射率等于所述超材料功能层折射率最小值。

进一步地，所述第一至第M层阻抗匹配层的厚度变化规律为等比变化，所述第一层阻抗匹配层的厚度最大，所述第M层阻抗匹配层的厚度最小。

进一步地，所述第一至第M层阻抗匹配层的厚度变化规律为等差变化，所述第一层阻抗匹配层的厚度最大，所述第M层阻抗匹配层的厚度最小。

进一步地，所述第一至第M层阻抗匹配层以及所述超材料功能层的厚度满足规律：

n₀＊d₁+n₁＊d₂+······+n_(m-1)d_(m-1)+n_min＊d_m+n(r)＊A＊D＝K/2λ

其中，n₀为空气折射率值，d₁至d_m为第一至第M阻抗匹配层各层厚度，n₁至n_(m-1)为第二至第(M-1)层阻抗匹配层的等效折射率值，n_min为超材料功能层的最小折射率值，D为每层超材料功能层所具有的相同厚度，A为超材料功能层的层数，K为正整数，λ为入射电磁波波长。

进一步地，所述密封物为泡沫。

进一步地，所述密封物的材质与基材材质相同。

进一步地，所述密封物为聚四氟乙烯。

进一步地，所述基材为高分子材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料。

进一步地，所述第一至第M层阻抗匹配层的总厚度为所响应电磁波波长的十分之一至五分之一。

进一步地，所述第一至第M层阻抗匹配层的总厚度为所响应电磁波波长的十分之一。

本发明通过在两层基材中间填充不同体积的空气以形成不同折射率的阻抗匹配层，能有效减少自由空间入射到超材料功能层时所产生的反射现象，具有结构简单、便于规模化生产的有益效果。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的立体结构示意图；

图2为本发明一种阻抗匹配元件立体结构示意图；

图3为本发明阻抗匹配元件中阻抗匹配层的剖视图；

具体实施方式