三维全介质非谐振超材料结构器件的一体化设计与制造工艺

摘要

本发明公开了一种三维全介质非谐振超材料结构器件的一体化设计与制造工艺，以变换光学与等效介质理论为基础，利用交叉柱与金刚石单胞为结构单元进行设计，获得具有超宽频、低损耗、易于三维拓展等优点三维全介质超材料结构；采用光固化快速成型工艺，在微波频段(GHz)实现全介质非谐振三维超材料结构的一体化设计与制造；建立了一套面向微波隐形器件的微观单元组织与宏观三维结构的一体化设计与制造的工艺方法。

主权项

三维全介质非谐振超材料结构器件的一体化设计与制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)根据超材料结构器件的设计要求，对其进行三维外形宏观结构设计，获得宏观轮廓模型；2)根据外部轮廓模型，通过基于变换光学原理及拟共形映射理论的数值计算方法，计算并获取三维超材料结构器件的电磁波折射率空间分布图；根据超材料结构器件需求的电磁波工作频段，由等效介质理论确定工作频段波长与离散单元大小的比例，并对计算所得折射率空间分布图按相应的离散单元大小进行离散化处理，获得每个离散单元处的等效电磁波折射率；3)采用十字交叉柱或金刚石光子晶体结构为离散单元处的微观单元结构，然后由等效介质理论计算微观单元结构的占空比与其等效电磁波折射率之间的关系；4)按照三维超材料结构器件的电磁波折射率空间分布，根据微观单元结构的占空比与其等效电磁波折射率之间的关系，用具有对应折射率的超材料微观结构单元对相应的离散单元处进行填充，再将离散化的空间单元结构进行连接处理及拓扑设计，从而实现三维超材料结构器件的一体化设计，获得三维超材料结构器件的三维数据模型文件；5)将三维数据模型文件转换为光固化快速成型系统能够识别的文件，导入到光固化快速成型系统中，以液体光固化树脂为原料，采用分层光固化的方法制备树脂基的三维超材料结构器件；6)在树脂基的三维超材料结构器件上加装相关辅助零件，完成三维全介质非谐振超材料结构器件的制备。