[发明专利]一种基于三层结构中稳态局域波的电磁波存储器

说明书

本发明公开了一种基于三层结构中稳态局域波的电磁波存储器，涉及电磁超构材料和电磁场技术领域。本发明三层结构的左侧层和右侧层是阻抗实部近零材料，中间层是损耗很小的介质，设置合适的条件，可在该三层结构中形成稳态局域电磁波，实现电磁波的存储。其中，中间层和右侧层的电磁参量固定不变，通过调节左侧层的电磁参量，从左侧输入或输出电磁波。本发明采用阻抗实部近零超构材料和三层结构，获得稳态局域电磁波，巧妙地解决能量损耗问题，可实现电磁波的长时间存储。

技术领域

本发明涉及电磁超构材料和电磁场技术领域，具体涉及采用阻抗实部近零的有源超构材料来实现电磁波的长时间存储。

背景技术

光停留和光存储是非常有吸引力的技术，可应用于非线性光学、(量子)光信号处理等领域。存储时间是一个重要指标。目前，已经实现长达1分钟的光停留时间。但是，常见的方法，或者由于电子在高能级寿命有限，或者由于能量损耗，都有不太大的存储时间上限，这往往会阻碍它们的实际应用。

采用以负折射率超构材料为内核的轴向异质结构，形成双光锥回路，达到光停留目的的方法，激发了研究人员采用电磁超构材料来设计室温下光捕获新方案的热情。超构材料通常是有损耗的,捕获的光会以指数形式衰减。有源超构材料可用来克服能量损耗问题。但是,仍然需要发展可行途径来精确地补偿损耗的能量,从而实现长时间的光存储。

折射率近零材料、介电常数近零材料、磁导率近零材料等电磁超构材料展现了新颖的电磁特性和广阔的应用前景，激发人们深入而系统地探讨具有独特电磁参量的材料的电磁特性和可能应用。研究表明，阻抗实部近零材料，作为具有独特电磁参量的一类超构材料，也具有新颖的电磁特性，如电磁波在阻抗实部为零材料中平均能流密度为零、电磁波垂直射入阻抗实部近零平板，反射波和透射波均有可能显著增强、电磁波垂直射入阻抗实部为零但有一定损耗和厚度的平板，可出现全反射和零透射等，有望应用于电磁波放大、高反射、光停留等领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

克服现有光子存储技术因为能量损耗导致存储时长有限的缺陷，提供一种基于三层结构中稳态局域波的电磁波存储器,原则上可以实现电磁波的永久存储。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种基于三层结构中稳态局域波的电磁波存储器，其特征在于：

所述三层结构由左侧层、中间层和右侧层从左至右依次叠加而成；所述左侧层电磁参量可调；所述左侧层和右侧层能够满足垂直入射波的全反射；所述中间层由空气或光学玻璃构成，且厚度使所述三层结构中能够存在稳态局域电磁波；

工作时，中间层和右侧层的电磁参量固定不变，调节左侧层的电磁参量，控制其对电磁波的透射程度，实现三层结构对电磁波的捕获和释放。

进一步地，左侧层和右侧层由阻抗实部近零超构材料构成。

进一步地，所用阻抗实部近零超构材料基于双组分分子材料，有源纳米等离激元或二维传输线制备。

进一步地，对于中间层介质的损耗，选择左侧层和右侧层材料的阻抗值来补偿，使所述三层结构具备电磁波在其中长时间存在的条件。

本发明还提出一种基于三层结构中稳态局域波的电磁波存储器的调节方法，其特征在于，步骤包括：

向三层结构中输入电磁波：改变左侧层的电磁参量，使其透射率增加，电磁波从左侧垂直射入所述三层结构的左侧层；

长时间存储电磁波：调节左侧层的电磁参量，使之与右侧层的电磁参量一致，对中间层的电磁波实现全反射；

输出早先存储的电磁波：改变左侧层的电磁参量，使其透射率增加，中间层的电磁波由左侧层出射。