[发明专利]一种梯度折射率超常媒质透镜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超常媒质透镜的制造方法。

背景技术

超常介质(metamaterials)是具有可控的介电常数和磁导率的电磁材料，由于其异常的电磁特性为电磁波的传输途径的控制提供了新的方法。近年来，超常媒质在电磁学、光学和材料科学等领域获得了广泛关注。

2005年Smith等人首次提出了梯度折射率超常媒质(Gradient Index Metamaterials，GIM)的概念——通过在不同位置使用不同的结构单元，使超常媒质电磁参数可以随空间位置变化的而变化。随后，国内外多个研究小组利用梯度折射率超常媒质构造天线透镜(下面将其简称为GIM透镜)，用于提高天线的辐射增益，实现具有高增益特性的透镜天线。

由于GIM透镜的单元结构随其所在空间位置变化从而实现折射率的空间梯度分布，所以不同位置的单元结构都需要经过单独设计和验证。

GIM透镜的传统制造方法是经由大量的数值仿真获取结构单元在不同几何参数情况下的等效介电常数和磁导率，从而获得等效折射率，再根据透镜折射率分布的要求排布结构单元。在传统制造方法中，由于结构单元的几何参数与等效折射率的映射关系通过数值仿真获得，随着透镜尺寸的增大或者结构单元密度的增加计算量成倍增加，透镜设计的复杂程度高，设计周期长。

发明内容

本发明是为了解决现有的梯度折射率超常媒质透镜参数设定困难、参数选取时间长导致透镜设计复杂、设计周期长的问题，从而提供一种梯度折射率超常媒质透镜的制造方法。

一种梯度折射率超常媒质透镜的制造方法，它由以下步骤实现：

步骤一、设定欲制造的超常媒质透镜的折射率其中r为超常媒质透镜上任意一点距离中心轴的长度；

步骤二、将步骤一设定的折射率采用公式：

n(r)=4.005-6.3756+0.0264k2r∈(0.0065(k-0.5),0.0065(k+0.5)],k=1,2,...]]>

进行连续分布离散化处理，获得欲制造的超常媒质透镜折射率分布关系；式中：k为欲制造的超常媒质透镜上划分出的同心圆环的序号；

步骤三、采用等效介电常数和磁导率模型表征圆环上结构单元的电磁特性；

步骤四、在步骤二获得的欲制造的超常媒质透镜折射率分布关系和步骤三中获得的电磁特性下，根据公式：