本申請涉及透鏡，尤其涉及一種多層介質(zhì)透鏡的制備方法和多層介質(zhì)透鏡。

背景技術(shù)：

1、龍伯透鏡是一種介電常數(shù)由內(nèi)到外梯度變化的球體，具有在自然界中并不存在的介電常數(shù)徑向分布特性。為了模擬這種連續(xù)漸變的介電常數(shù)材料，通常采用洋蔥狀的分層同心離散球殼結(jié)構(gòu)。

2、相關(guān)技術(shù)中，龍伯透鏡的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)芯、導(dǎo)電層和發(fā)泡材料層，通過控制發(fā)泡材料層的厚度可以生產(chǎn)出不同尺寸的球形介電材料。然而該方法涉及到制作模具、多道工序和復(fù)雜的工藝控制，生產(chǎn)難度較大，并且難以滿足高頻龍伯透鏡的精度要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N多層介質(zhì)透鏡的制備方法和多層介質(zhì)透鏡。

2、根據(jù)本申請的第一方面，提供了一種多層介質(zhì)透鏡的制備方法，所述方法包括：

3、獲取多層介質(zhì)透鏡的設(shè)計(jì)參數(shù)，所述設(shè)計(jì)參數(shù)包括：多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的半徑、每層介質(zhì)層的介電常數(shù)、反射層的半徑和反射層的圓心角，多層介質(zhì)層的介電常數(shù)從內(nèi)層至外層逐漸減小；

4、根據(jù)預(yù)先選取的介質(zhì)透鏡材料的介電常數(shù)和每層介質(zhì)層的介電常數(shù)，計(jì)算每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率；晶格的邊長與多層介質(zhì)透鏡的工作頻率對應(yīng)的波長成正相關(guān)；

5、根據(jù)每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率，計(jì)算每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，其中，空心長方體左右貫通整個(gè)正方體晶格；

6、基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的半徑、正方體晶格的邊長和每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，使用所述介質(zhì)透鏡材料，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3d打印，得到多層介質(zhì)層；

7、基于反射層的半徑和反射層的圓心角，使用預(yù)先選取的金屬材料3d打印反射層，并將多層介質(zhì)層和反射層組裝，得到多層介質(zhì)透鏡。

8、可選地，所述多層介質(zhì)透鏡為圓柱形多層介質(zhì)透鏡，每層介質(zhì)層的半徑為每層介質(zhì)層的圓半徑，所述設(shè)計(jì)參數(shù)還包括：圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度；

9、所述基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的半徑、正方體晶格的邊長和每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，使用所述介質(zhì)透鏡材料，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3d打印，得到多層介質(zhì)層，具體包括：

10、基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的圓半徑、正方體晶格的邊長、每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長和圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度，使用所述介質(zhì)透鏡材料，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3d打印，得到圓柱形多層介質(zhì)層；

11、所述基于反射層的半徑和反射層的圓心角，使用預(yù)先選取的金屬材料3d打印反射層，并將多層介質(zhì)層和反射層組裝，得到多層介質(zhì)透鏡，具體包括：

12、基于反射層的半徑、反射層的圓心角和圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度，使用預(yù)先選取的金屬材料3d打印反射層，并將所述圓柱形多層介質(zhì)層和反射層組裝，得到圓柱形多層介質(zhì)透鏡。

13、可選地，所述多層介質(zhì)透鏡為龍伯透鏡，每層介質(zhì)層的半徑為球半徑；

14、所述基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的半徑、正方體晶格的邊長和每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，使用所述介質(zhì)透鏡材料，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3d打印，得到多層介質(zhì)層，具體包括：

15、基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的球半徑、正方體晶格的邊長和每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3d打印，得到兩個(gè)半球形的多層介質(zhì)層，將兩個(gè)半球形的多層介質(zhì)層粘貼，得到球形多層介質(zhì)層；

16、所述將多層介質(zhì)層和反射層組裝，得到多層介質(zhì)透鏡，具體包括：

17、將所述球形多層介質(zhì)層和反射層組裝，得到龍伯透鏡。

18、可選地，所述多層介質(zhì)透鏡包含三層介質(zhì)層，第一介質(zhì)層的半徑是2.268mm，第一介質(zhì)層的介電常數(shù)為1.96；第二介質(zhì)層的半徑是3.706mm，第二介質(zhì)層的介電常數(shù)是1.7956；第三介質(zhì)層的半徑是5.292mm，第三介質(zhì)層的介電常數(shù)是1.4884。

19、可選地，介質(zhì)透鏡材料的介電常數(shù)為2.45，第一介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為74.4％，第一介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.506mm；第二介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為64.3％，第二介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.597mm；第三介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為43％，第三介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.755mm。

20、可選地，所述圓柱形多層介質(zhì)透鏡的反射層的半徑為12.184mm，反射層的圓心角為180°。

21、可選地，所述圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度為39mm。

22、可選地，所述龍伯透鏡的反射層的半徑為6.092mm，反射層的圓心角為120°。

23、可選地，多層介質(zhì)透鏡的工作頻率為77ghz，晶格的邊長為1mm。

24、根據(jù)本申請的第二方面，提供了一種多層介質(zhì)透鏡，所述多層介質(zhì)透鏡基于第一方面所述的方法制備而成。

25、本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

26、采用晶格來等效多層介質(zhì)的介電常數(shù)由內(nèi)到外梯度變化。根據(jù)預(yù)先選取的介質(zhì)透鏡材料的介電常數(shù)和預(yù)先設(shè)計(jì)的多層介質(zhì)透鏡中每層介質(zhì)層的介電常數(shù)，計(jì)算每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率。進(jìn)而計(jì)算得到晶格的參數(shù)(即每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長)。基于晶格的參數(shù)進(jìn)行3d打印，得到等效介電常數(shù)的介質(zhì)層，實(shí)現(xiàn)多層介質(zhì)透鏡(例如龍伯透鏡)的制備。正方體晶格的邊長與多層介質(zhì)透鏡的工作頻率對應(yīng)的波長成正相關(guān)，如果工作頻率在高頻段，對應(yīng)的波長較短，而晶格結(jié)構(gòu)較小，因此采用特殊晶格的介電常數(shù)等效方法，可以解決高頻龍伯透鏡的介電常數(shù)等效的問題。同時(shí)，通過3d打印即可實(shí)現(xiàn)龍伯透鏡的制備，制備方法更簡單。

技術(shù)特征：

1.一種多層介質(zhì)透鏡的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多層介質(zhì)透鏡為圓柱形多層介質(zhì)透鏡，每層介質(zhì)層的半徑為每層介質(zhì)層的圓半徑，所述設(shè)計(jì)參數(shù)還包括：圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多層介質(zhì)透鏡為龍伯透鏡，每層介質(zhì)層的半徑為球半徑；

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述多層介質(zhì)透鏡包含三層介質(zhì)層，第一介質(zhì)層的半徑是2.268mm，第一介質(zhì)層的介電常數(shù)為1.96；第二介質(zhì)層的半徑是3.706mm，第二介質(zhì)層的介電常數(shù)是1.7956；第三介質(zhì)層的半徑是5.292mm，第三介質(zhì)層的介電常數(shù)是1.4884。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，介質(zhì)透鏡材料的介電常數(shù)為2.45，第一介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為74.4％，第一介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.506mm；第二介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為64.3％，第二介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.597mm；第三介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率為43％，第三介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長為0.755mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述圓柱形多層介質(zhì)透鏡的反射層的半徑為12.184mm，反射層的圓心角為180°。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述圓柱形多層介質(zhì)透鏡的高度為39mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述龍伯透鏡的反射層的半徑為6.092mm，反射層的圓心角為120°。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多層介質(zhì)透鏡的工作頻率為77ghz，晶格的邊長為1mm。

10.一種多層介質(zhì)透鏡，其特征在于，所述多層介質(zhì)透鏡基于權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的方法制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種多層介質(zhì)透鏡的制備方法和多層介質(zhì)透鏡，應(yīng)用于透鏡技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：獲取多層介質(zhì)透鏡的設(shè)計(jì)參數(shù)；根據(jù)介質(zhì)透鏡材料的介電常數(shù)和每層介質(zhì)層的介電常數(shù)，計(jì)算每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中介質(zhì)透鏡材料的填充率；進(jìn)而計(jì)算每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，基于多層介質(zhì)層的層數(shù)、每層介質(zhì)層的半徑、晶格的邊長和每層介質(zhì)層包含的正方體晶格中空心長方體的正方形底面的邊長，使用介質(zhì)透鏡材料，從最內(nèi)介質(zhì)層至最外介質(zhì)層逐層3D打印，得到多層介質(zhì)層；基于反射層的半徑和圓心角，使用金屬材料3D打印反射層，將多層介質(zhì)層和反射層組裝得到多層介質(zhì)透鏡。本申請可滿足高頻龍伯透鏡的精度要求。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭宇騰,周龍建,王璐,趙佳,蔡強(qiáng)明,王嘉昊,詹宗偉,鐵木煜曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西部科學(xué)城智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心（重慶）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24