光波段频控的时空可重构超材料系统技术方案

本实用新型专利技术属于超材料技术领域，旨在解决现有基于超材料和半导体结合的有源超材料需要引入馈电线路导致结构复杂以及部分性能有所影响的问题。为此目的，本实用新型专利技术提供了一种光波段频控的时空可重构超材料系统，该系统包括：超材料结构，其包括不少于两个不同频率光照响应的半导体材料单元；馈光系统，其包括不少于两个能发出不同频率光的可调光源，所述可调光源的发光频率与所述光照响应半导体单元种类一一对应。本实用新型专利技术能实现对超材料的无线操控，突破了因引入变容二极管等需连接控制电路系统的空间布线的限制，实现了通过不同频率光照对超材料的时空重构控制，使得超材料在电磁屏蔽、电磁探测、电磁隐身和通信系统中能够得到更广泛应用。能够得到更广泛应用。能够得到更广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
光波段频控的时空可重构超材料系统


[0001]本技术属于超材料
，具体提供一种光波段频控的时空可重构超材料系统。

技术介绍

[0002]超材料，是指一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。超表面，是指一种厚度小于波长的人工层状材料，超表面可实现对电磁波振幅、相位、极化(偏振)方式和传播模式等特性的灵活有效调控，超表面可视为超材料的二维对应。
[0003]超表面与半导体的结合为有源超材料的发展带来了新机遇，如何实现对半导体的有效控制是该技术的研究关键。编码超材料自2014年首次提出以来，基于PIN二极管的数字编码和FPGA可编程编码超表面得到了迅速的发展。然而，上述方法需要引入馈电线路，以有源天线为例，额外的馈线具有以下几个严重的问题：1、极大地影响超材料器件的电磁特性，如频率偏移、插入损耗增加、工作带宽减小和方向图恶化等；2、馈线的设计十分复杂，只有部分基本结构可以设计馈线；3、有源器件的截止频率限制了有源天线工作频率的提高。
[0004]因此，本领域需要一种新的光波段频控的时空可重构超材料系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有基于超材料和半导体结合的有源超材料需要引入馈电线路导致结构复杂以及部分性能有所影响的问题，本技术提供了一种光波段频控的时空可重构超材料系统，所述系统包括：超材料结构，其包括不少于两个不同频率光照响应的半导体材料单元；馈光系统，其包括不少于两个能发出不同频率光的可调光源，所述可调光源的发光频率与所述光照响应半导体单元种类一一对应。
[0006]在上述超材料系统的优选技术方案中，所有所述超材料组都处于同一个面内，所述面为平面或曲面。
[0007]在上述超材料系统的优选技术方案中，所有所述超材料组不完全处于同一个面内，所述面为平面或曲面。
[0008]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述半导体材料单元为二维的半导体材料单元。
[0009]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述二维的半导体材料单元包括至少一个光照响应的半导体结构。
[0010]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述半导体材料单元为三维的半导体材料单元。
[0011]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述三维的半导体材料单元包括由上至下依次层叠设置的多个半导体材料层。
[0012]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述半导体材料层包括至少一个光照响应的半导体结构。
[0013]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述三维的半导体材料单元包括由内至外依次层叠设置的多个半导体材料层。
[0014]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述半导体材料层包括至少一个光照响应的半导体结构。
[0015]在上述超材料系统的优选技术方案中，所述可调光源包括控制单元、移动单元和发光单元，所述发光单元设置为能够向相对应的所述超材料组发射光波，所述控制单元设置为能够控制所述发光单元的发光频率、发光时间以及所述移动单元的移动方式；所述移动单元设置为能够调节所述发光单元的光照位置和/或光照角度。
[0016]本领域技术人员能够理解的是，在本技术的优选技术方案中，通过光控技术来对超材料结构进行空间和时间控制。即，通过对馈光系统的所有可调光源的激光束空间照射位置及发光频率的控制，实现了对半导体材料单元空间上有效导电图形的空间选择控制，从而实现对超材料电磁响应特性的切换，从而实现超材料多功能性的重构；通过对馈光系统的所有可调光源进行光照位置和发光频率的时间调节，实现了对半导体材料导通状态在时间上的切换，从而实现超材料多功能性的切换。通过这样的设置，实现了对超材料多功能间切换的无线操控，突破了因引入变容二极管等需连接控制电路系统的空间布线的限制，实现了通过不同频率光照对超材料的时空重构控制，使得超材料在电磁屏蔽、电磁探测、电磁隐身和通信系统中能够得到更广泛的应用。
附图说明
[0017]图1是本技术的实施例一的半导体材料单元的结构示意图；
[0018]图2是图1的上层玻璃的结构示意图；
[0019]图3a是图1的中层玻璃的结构示意图一；
[0020]图3b是图1的中层玻璃的结构示意图二；
[0021]图4a是图1的下层玻璃的结构示意图一；
[0022]图4b是图1的下层玻璃的结构示意图二；
[0023]图5是本技术的实施例一的多功能超材料板被多种不同频率的光激发的功能示意图；
[0024]图6a是本技术的实施例一的多功能超材料板磁材料被一种单色光激发的效果图；
[0025]图6b是本技术的实施例一的多功能超材料板磁材料被两种不同单色光激发的效果图；
[0026]图7a是本技术的实施例二的超材料结构的结构示意图一；
[0027]图7b是本技术的实施例二的超材料结构的结构示意图二；
[0028]图8a是本技术的实施例二的超材料结构的结构尺寸图一；
[0029]图8b是本技术的实施例二的超材料结构的结构尺寸图二；
[0030]图9a是本技术的实施例三的超材料结构的结构示意图一；
[0031]图9b是本技术的实施例三的超材料结构的结构示意图二；
[0032]图10a是本技术的实施例三的超材料结构的结构尺寸图一；
[0033]图10b是本技术的实施例三的超材料结构的结构尺寸图二；
[0034]图11a是本技术的实施例三的超材料结构在无光照情况下的吸波率曲线；
[0035]图11b是本技术的实施例三的超材料结构在红色光照情况下的吸波率曲线；
[0036]图11c是本技术的实施例三的超材料结构在绿色光照情况下的吸波率曲线；
[0037]图11d是本技术的实施例三的超材料结构在红色和绿色光照情况下的吸波率曲线；
[0038]图11e是本技术的实施例三的超材料结构可重构吸波效果图。
具体实施方式
[0039]下面参照附图来描述本技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。
[0040]需要说明的是，在本技术的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0041]此外，还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波段频控的时空可重构超材料系统，其特征在于，所述超材料系统包括：超材料结构，其包括多个超材料单元，所述超材料结构应包含不少于两个不同频率光照响应的半导体材料单元；馈光系统，其包括不少于两个能发出不同频率光的可调光源，所述可调光源的发光频率与所述光照响应半导体单元种类一一对应。2.根据权利要求1所述的超材料系统，其特征在于，所有所述超材料单元都处于同一个面内，所述面为平面或曲面。3.根据权利要求1所述的超材料系统，其特征在于，所有所述超材料单元不完全处于同一个面内，所述面为平面或曲面。4.根据权利要求1所述的超材料系统，其特征在于，所述半导体材料单元为二维的半导体材料单元。5.根据权利要求4所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋巍，魏静，崔欣，葛婷婷，井嘉桐，盛新庆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：