(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111668370.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街1 158号 (72)发明人 胡悦　曾然　徐静俏　李浩珍　 杨淑娜　胡淼　李齐良　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 冷红梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 多层双曲超材料 附近原子自发辐射率的获 取方法及系统 (57)摘要 本发明属于光学技术领域， 具体涉及一种多 层双曲超材料附近原子自发辐射率的获取方法， 包括以下步骤： S1、 建立多层双 曲超材料结构的 模型； S2、 给出多层双曲超材料结构中的电场和 磁场表达式； S3、 设计多层双 曲超材料的传输矩 阵； S4、 计算光从普通介质入射至多层双曲超材 料结构的反射系数； S5、 计算模型下的原子自发 辐射率。 本发 明根据传输矩阵法获取光从真空入 射到多层双曲超 材料内的反射透射特性， 能准确 分析多层 双曲超材 料附近原子的自发辐射 率。 权利要求书8页 说明书17页 附图5页 CN 114329995 A 2022.04.12 CN 114329995 A 1.多层双曲超材 料附近原子自发辐射 率的获取 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立多层 双曲超材 料结构的模型； S2、 给出多层双曲超材 料结构中的电场和磁场表达式； S3、 设计多层 双曲超材 料的传输矩阵； S4、 计算光从普通介质入射至多层 双曲超材 料结构的反射系数； S5、 计算模型 下的原子自发辐射 率。 2.根据权利要求1所述多层双曲超材料附近原子自发辐射率的获取方法， 其特征在于， 所述步骤S1具体如下： 双曲超材 料的本构方程 为 其中， E和H分别 是电场和磁场强度， D和B分别 是电位移矢量和磁感应强度， 分别 为双曲超材料 的介电常数和磁导率； 考虑双曲超材料板的两种类型： 电各向异性双曲超材 料ε‑HMM和磁各向异性双曲超 材料 μ‑HMM， 其中ε ‑HMM的介电常数为各向异 性， 磁导率为各向 同性， 即为 μ‑HMM的磁导率为各向异性， 介电常数为各向同性， 磁导率为各向异性， 即为 双曲超材料的垂直光轴方向的张量 分量值和垂直光轴方向的张量分量值的正负号相反， 即ε⊥·ε||＜0或 μ⊥·μ||＜0； 考虑双轴 的双曲超材 料， 即 εxx≠ εyy≠ εzz或 μxx≠ μyy≠ μzz； 对于ε‑HMM材料板， 是由非磁性金属和电介质的网状结构交替构成的， 非磁性金属和电 介质的介电常数分别由εm和 εd表示， 介电张量的对角元表示 为 其中fx,fy和fz是ε‑HMM板的微单元中xyz方向上非磁性金属的填充因子， 即金属厚度与 电介质厚度的比值； εm和 εd分别表示非磁性金属 和电介质的介电常数； 对于 μ‑HMM材料板， 是由磁性超材料和非磁性电介质的网状结构交替构成， 磁导率张量 的对角元表示 为 其中fx,fy和fz是ε‑HMM板的微单元中xyz方向上磁性超材料的填充因子， 即磁性超材料 厚度和非磁性电介质厚度的比值； μeff为磁性超材 料的等效磁导 率。 考虑两垂直光轴在x(y)轴情况的电双曲超材料， 为计算任意入射面内的传输矩阵情 况， 取入射面与x轴夹角为 的情况， 即如果设入射面坐标系为x'(y')轴， 则在该坐标系内 的介电常数张量 为权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 114329995 A 2磁双曲超材 料的磁导 率为 3.根据权利要求2所述多层双曲超材料附近原子自发辐射率的获取方法， 其特征在于， 所述步骤S2具体包括： 给出电磁波在 双曲超材 料界面上透射电场的表达式为： 根据麦克斯韦方程组， 求得透射波的波 矢q(m)， 并引入向量 来整合电场 和磁场的各个分量； 通过对含有q(m )的分量单组分设 利用方程 得到双曲超材 料中波矢量的z贡献度： 对于电双曲， 对于磁双曲， 为使方程具有唯一 解， 求解方程 得到满足条件的垂直界面波矢q(m)(m ＝1,2,3,4)的解 为 其中权　利　要　求　书 2/8 页 3 CN 114329995 A 3