專利名稱：利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，特別涉及一種利用變換光學(xué)器 件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法。
背景技術(shù)：
調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，通常需要對共振腔本身的物理結(jié)構(gòu)和屬性 進行調(diào)整，大多數(shù)情況下就需要對共振腔進行直接的操作。以法布里-珀羅共振腔 (Fabry-Perot cavity)為例，需要調(diào)整反射鏡的反射率和反射鏡之間的距離。變換光學(xué)器件是一種用特異材料構(gòu)成的電磁波器件，比如一種由C. T. Chan研究 小組設(shè)計的遠程隱身衣，就是變換光學(xué)器件的一種。這種特異材料，是一種人工制作的周 期性結(jié)構(gòu)，其中包含由金屬周期性結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的人工振子，如金屬開口環(huán)、金屬線陣列 等，電磁波能與這些人工振子發(fā)生共振，從而實現(xiàn)各種特殊的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。這種人 工材料的特性最早由英國物理學(xué)家J. B. Pendry在理論上提出設(shè)計方案，并于2001年由 R. A. Shelby小組在用直徑為3毫米左右的微波段上實驗上予以實現(xiàn)。現(xiàn)在有些研究小組已 經(jīng)在紅外，近紅外等近光頻區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了這些特殊的介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ。這種材料有 著一系列的新奇的電磁特性，諸如負(fù)折射、反常多普勒效應(yīng)、克服衍射極限的超棱鏡效應(yīng)等 等，其中比較重要的是可以用它來實現(xiàn)在微波階段的變換光學(xué)器件的設(shè)計。通常，其介電常 數(shù)和磁導(dǎo)率是各向異性的，當(dāng)滿足一定性質(zhì)的時候，在主軸坐標(biāo)系下的各張量元通常表示
為介電常數(shù)f
，其中ε r興ε θ ^ ε ζ，磁導(dǎo)率r，θ，ζ為圓柱坐標(biāo)
μ -ε ,
下的空間表示。 因此，如何利用變換光學(xué)器件實現(xiàn)對共振腔中電磁波行為的有效調(diào)控，實已成為 本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的 方法。為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔 中電磁波行為的方法，包括步驟1)根據(jù)待調(diào)控的共振腔的品質(zhì)因子Q或共振頻率ω需要 被調(diào)控的范圍，確定所述待調(diào)控的共振腔界面反射系數(shù)或等效腔長的調(diào)控范圍；2)根據(jù)預(yù) 先設(shè)定的變換光學(xué)器件與所述待調(diào)控的共振腔之間的空間位置、及所確定的反射系數(shù)或等 效腔長的調(diào)控范圍確定變換光學(xué)器件的材料特性，進而選取相應(yīng)的用于調(diào)控所述待調(diào)控的 共振腔的變換光學(xué)器件；幻將所選取的變換光學(xué)器件和所述待調(diào)控的共振腔按照所述預(yù) 先設(shè)定的空間位置相應(yīng)放置；以及4)根據(jù)所選取的變換光學(xué)器件的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率特 性確定能被有效調(diào)控的電磁波頻率范圍，使處于所確定的電磁波頻率范圍內(nèi)的電磁波自所述待調(diào)控的共振腔中發(fā)射后，即能受到放置在相應(yīng)位置的變換光學(xué)器件對其品質(zhì)因子或共 振頻率的調(diào)控。其中，所述待調(diào)控的共振腔的品質(zhì)因子Q的表達式可為
權(quán)利要求
1.一種利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，其特征在于包括步驟1)根據(jù)待調(diào)控的共振腔的品質(zhì)因子Q或共振頻率ω需要被調(diào)控的范圍，確定所述待調(diào) 控的共振腔界面反射系數(shù)或等效腔長的調(diào)控范圍；2)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的變換光學(xué)器件與所述待調(diào)控的共振腔之間的空間位置、及所確定的 反射系數(shù)或等效腔長的調(diào)控范圍確定變換光學(xué)器件的材料特性，進而選取相應(yīng)的用于調(diào)控 所述待調(diào)控的共振腔的變換光學(xué)器件；3)將所選取的變換光學(xué)器件和所述待調(diào)控的共振腔按照所述預(yù)先設(shè)定的空間位置相 應(yīng)放置；4)根據(jù)所選取的變換光學(xué)器件的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率特性確定能被有效調(diào)控的電磁波 頻率范圍，使處于所確定的電磁波頻率范圍內(nèi)的電磁波自所述待調(diào)控的共振腔中發(fā)射后， 即能受到放置在相應(yīng)位置的變換光學(xué)器件對其品質(zhì)因子或共振頻率的調(diào)控。
2.如權(quán)利要求1所述的利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，其特1征在于所述待調(diào)控的共振腔的品質(zhì)因子Q的表達式為fT^^f，其中，巧和巧分別為所述待調(diào)控的共振腔的兩個反射鏡S1和&的反射系數(shù)，k為電磁波在所述待調(diào)控的共振腔中 的波矢，d為兩個反射鏡S1和&之間的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，其特 征在于所述待調(diào)控的共振腔的共振頻率ω滿足條件kd = ndco/c = m π，其中，k為電磁 波在所述待調(diào)控的共振腔中的波矢，d為所述待調(diào)控的共振腔的兩個反射鏡S1和&之間的 距離，η為所述待調(diào)控的共振腔中工作介質(zhì)的折射率，m為正整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，其特 征在于所述待調(diào)控的共振腔為吸收腔、激光腔、介質(zhì)腔中的一種。
5.如權(quán)利要求1或4所述的利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法， 其特征在于能從所述待調(diào)控的共振腔發(fā)射的電磁波包括可見光、紅外光及微波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用變換光學(xué)器件遠程調(diào)控共振腔中電磁波行為的方法，其首先根據(jù)待調(diào)控的共振腔品質(zhì)因子Q或共振頻率ω需要被調(diào)控的范圍，確定反射系數(shù)或等效腔長的調(diào)控范圍，再根據(jù)預(yù)先設(shè)定的變換光學(xué)器件與待調(diào)控共振腔之間的空間位置、及所確定的調(diào)控范圍確定變換光學(xué)器件的材料特性，進而選取相應(yīng)變換光學(xué)器件，接著將所選取變換光學(xué)器件和待調(diào)控共振腔按照預(yù)先設(shè)定的空間位置相應(yīng)放置，最后根據(jù)所選取變換光學(xué)器件的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率特性確定能被有效調(diào)控的電磁波頻率范圍，使處于頻率范圍內(nèi)的電磁波自待調(diào)控共振腔中發(fā)射后，即能實現(xiàn)調(diào)控，其調(diào)控不僅能無損反復(fù)進行，而且還具有隱蔽性，還可實現(xiàn)增強發(fā)射、激光開關(guān)、調(diào)節(jié)頻率和信號調(diào)控功能。
文檔編號G02F1/35GK102135694SQ201010101399
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者林旭林, 梁子賢, 蔣尋涯 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所