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专利号: 2021111078052
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于缺陷微波光子晶体的等离子体电磁参数测量方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)构建一维等离子体缺陷微波光子晶体结构,利用传输矩阵法模拟等离子体电磁参数与等离子体缺陷微波光子晶体缺陷透射峰的频率偏移量和峰值之间的关系;

所述一维等离子体缺陷微波光子晶体由良介电材料A、真空材料B和缺陷等离子体C交迭生长而成,所述一维等离子体缺陷微波光子晶体包含6层介电材料、4层真空和1层等离子N N体缺陷层,排列结构表示为(AB) (ACA)(BA) ,N为A、B介质层的交迭数,其中N=2;

(2)测量等离子体缺陷微波光子晶体的透射谱,通过所述偏移量和峰值反演被测等离子体电磁参数;

设定微波光子晶体的中心工作波长为λ0,介电材料层和真空材料层的光学厚度均为

0.25λ0,将缺陷层填充为真空的微波光子晶体作为标准样品,通过与待测样品比较,计算出透射峰的频率偏移:采用传输矩阵法模拟等离子体缺陷微波光子晶体的透射谱,针对一维多层介质结构,单层介质的传输矩阵表示为:式中, di为第i层材料的厚度, 分别为第i层材料的阻抗率和导纳率,表达式分别为 εi(ω)为第i层材料的复介电常数,假定每层材料无磁性,即 μ0为真空磁导率;

一维等离子体缺陷微波光子晶体多层介质结构传输矩阵由每个材料层的传输矩阵级联相乘得到,表达式为:式中,Q表示多层介质结构的层数,X11(ω)、X12(ω)、X21(ω)、X22(ω)分别表示级联矩阵各个元素;

则一维等离子体缺陷微波光子晶体的透射系数表达式为:

表示角频率ω在真空中的波数,计算出一维等离子体缺陷微波光子晶体的透射谱,建立缺陷透射峰偏移量和强度与等离子体电磁参数之间的关系。

2.根据权利要求1所述的等离子体电磁参数测量方法,其特征在于,所述介电材料A介电常数为εA(ω)=9.0ε0,所述真空材料B介电常数为εB(ω)=1.0ε0,ε0为真空介电常数;所述缺陷等离子体C介电常数表达式为:式中,ωp为等离子体频率,νc为等离子体碰撞频率,ω为入射电磁波频率,j为虚数单位;因此,碰撞等离子体复介电常数的实部ε′(ω)与虚部ε″(ω)分别表示为:

3.根据权利要求2所述的等离子体电磁参数测量方法,其特征在于,在低频碰撞的条件下,等离子体的等效折射率np近似表示为:

4.根据权利要求1所述的等离子体电磁参数测量方法,其特征在于,所述等离子体电磁参数包括等离子体频率和等离子体碰撞频率。

5.根据权利要求1所述的等离子体电磁参数测量方法,其特征在于,所述等离子体缺陷微波光子晶体的透射谱采用自由空间法测量。