CN101978462A - 电磁遮掩和转换装置、方法和系统 - Google Patents

电磁遮掩和转换装置、方法和系统 Download PDF

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Abstract

装置、方法及系统提供电磁遮掩和/或转换。在一些方法中，电磁遮掩和/或转换使用变换媒质实现。在一些方法中，电磁遮掩和/或转换使用超材料实现。

Description

电磁遮掩和转换装置、方法和系统
技术领域
本申请公开可涉及包括电磁遮掩和/或电磁转换的电磁响应的装置、方法和系统。
附图的简要说明
图1-9描述具有电磁遮掩和/或转换结构的电磁换能器。
图10-11描述具有电磁换能器以及电磁遮掩和/或转换结构的聚焦结构。
图12-13描述具有障碍物和电磁遮掩结构的可控电磁换能器。
图14-15描述具有孔径遮光元件和电磁遮掩结构的孔径天线。
图16-18描述具有障碍物、电磁遮掩结构和控制器的一个或多个电磁换能器。
图19描述电磁遮掩和/或转换系统。
图20-23描述过程流程。
详细描述
在下述的详细描述中，对形成本文中的一部分的附图作出参考。在附图中，相似的符号一般标识相似的部件，除非上下文另外指示。在详细描述、附图及权利要求中描述的例证性实施方式不是有意要限制。可利用其它实施方式，且可作出其它变化，而不偏离这里提出的主题的精神或范围。
变换光学是电磁工程学的新兴领域。变换光学器件包括折射电磁波的透镜，其中该折射模拟在曲面坐标空间(平面坐标空间的“变换”)中光的弯曲，例如，如在A.J.Ward和J.B.Pendry的″Refraction and geometry inMaxwell′s equations″J.Mod.Optics 43，773(1996)、J.B.Pendry和S.A.Ramakrishna的″Focusing light using negative refraction″J.Phys.[Cond.Matt.]15，6345(2003)、D.Schurig等人的″Calculation of material properties and raytracing in transformation media″Optics Express 14，9794(2006)(″D.Schurig等人(1)″)中以及在U.Leonhardt和T.G.Philbin的″General relativity inelectrical engineering″New J.Phys.8，247(2006)中描述的，其中每个文献都在这里通过引用被并入。术语“光学”并不意味关于波长的任何限制；变换光学器件可在范围从无线电波长到可见光波长的波长波段中是可操作的。
第一个示例性变换光学器件是分别在下面的文献中被描述、模拟并实现的电磁斗篷：J.B.Pendry等人的″Controlling electromagnetic waves″Science 312，1780(2006)；S.A.Cummer等人的″Full-wave simulations ofelectromagnetic cloaking structures″Phys.Rev.E 74，036621(2006)；以及D.Schurig等人的″Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies″Science 314，977(2006)(″D.Schurig等人(2)″)；其每个在这里通过引用被并入。也见J.Pendry等人的美国专利申请号11/459,728的″Electromagneticcloaking method″。对于电磁斗篷，曲面坐标空间是已被刺穿并扩展以产生孔(被遮掩的区域)的平面空间的变换，且该变换相应于变换介质的一组本构参数(电容率和磁导率)，其中电磁波在曲面坐标空间的模拟中在孔周围被折射。
第二个示例性变换光学器件由电磁压缩结构的实施方式说明，电磁压缩结构在J.B.Pendry、D.Schurig和D.R.Smith的美国专利申请号11/982,353的″Electromagnetic compression apparatus，methods，and systems″中以及在J.B.Pendry、D.Schurig和D.R.Smith的美国专利申请号12/069,170的″Electromagnetic compression apparatus，methods，and systems″中被描述；其每个在这里通过引用被并入。在其中所描述的实施方式中，电磁压缩结构包括具有相应于坐标变换的本构参数的变换介质，该坐标变换压缩介于第一和第二空间位置之间的空间的区域，有效的空间压缩沿着连接第一和第二空间位置的轴被应用。电磁压缩结构由此提供大于在第一和第二空间位置之间的物理距离的在第一和第二空间位置之间的有效电磁距离。
通常，对于选定的坐标变换，变换介质可被识别出，其中电磁波被折射，好像在相应于选定的坐标变换的曲面坐标空间中传播一样。变换介质的本构参数可以从下列方程得到：
ϵ ~ i ′ j ′ = | det ( Λ i i ′ ) | - 1 Λ i i ′ Λ j j ′ ϵ ij - - - ( 1 )
μ ~ i ′ j ′ = | det ( Λ i i ′ ) | - 1 Λ i i ′ Λ j j ′ μ ij - - - ( 2 )
其中
Figure BPA00001230445800033
和是变换介质的电容率和磁导率张量，ε和μ是在未变换的坐标空间中的原始介质的电容率和磁导率张量，并且
Λ i i ′ = ∂ x i ′ ∂ x i - - - ( 3 )
是相应于坐标变换的雅可比矩阵。在一些应用中，坐标变换是未变换的坐标空间中的位置到已变换的坐标空间中的位置的一对一映射，而在另一些应用中，坐标变换是未变换的坐标空间中的位置到已变换的坐标空间中的位置的多对一映射。一些坐标变换例如多对一映射可相应于具有负折射率的变换介质。在一些应用中，只有电容率和磁导率张量的选定的矩阵元素需要满足方程(1)和(2)，例如，其中变换光学响应只针对选定的极化。在另一些应用中，第一组电容率和磁导率矩阵元素满足具有第一雅可比Λ的方程(1)和(2)，其相应于对电磁波的第一极化的第一变换光学响应，而与第一组矩阵元素正交(或以另外的方式互补)的第二组电容率和磁导率矩阵元素满足带有第二雅可比Λ′的方程(1)和(2)，其相应于对电磁波的第二极化的第二变换光学响应。在又一些其它应用中，使用折合参数，其可能不满足方程(1)和(2)，但保持(1)中的选定元素和(2)中的选定元素的乘积，因而保持在变换介质内部的色散关系(见例如上述D.Schurig等人(2)以及W.Cai等人的″Optical cloaking with metamaterials″Nature Photonics 1，224(2007)，其在这里通过引用被并入)。折合参数可以用来例如用磁响应代替电响应，或者反之亦然。虽然折合参数保持变换介质内部的色散关系(所以变换介质内部的射线或波轨迹从那些方程(1)和(2)中未改变)，它们可能不保持变换介质的阻抗特征，所以入射在变换介质的边界或界面上的射线或波可支持反射(然而通常根据方程(1)和(2)的变换介质实质上是无反射的)。通过坐标变换的适当选择，例如通过选择对于其相应的雅可比A(或其元素的子集)在变换介质的边界或界面处是连续的或实质上连续的坐标变换，可实质上减少或消除具有折合参数的变换介质的反射或散射特征(见例如W.Cai等人的″Nonmagneticcloak with minimized scattering″Appl.Phys.Lett.91，111105(2007)，其在这里通过引用被并入)。
通常，响应于电磁波的介质的本构参数(例如，电容率和磁导率)可以相对于电磁波的频率(或等效地，相对于在真空中或在参考介质中的电磁波的波长)变化。因此，介质可以具有在第一频率处的本构参数ε1和μ1等以及在第二频率处的本构参数ε2和μ2等；对于在多个频率处的多个本构参数依此类推。在变换介质的背景下，在第一频率处的本构参数可以提供对在第一频率处的电磁波的第一响应，其相应于第一选定的坐标变换，而在第二频率处的本构参数可以提供对在第二频率处的电磁波的第二响应，其相应于第二选定的坐标变换；依此类推：在多个频率处的多个本构参数相应于多个坐标变换可以提供对电磁波的多个响应。在一些实施方式中，在第一频率处的第一响应实质上是非零的(即，ε1和μ1中的一个或两个实质上是不一致的)，相应于非平凡坐标变换，而在第二频率处的第二响应实质上是零(即，ε2和μ2实质上是一致的)，相应于平凡坐标变换(即，保持坐标不变的坐标变换)；因此，在第一频率处的电磁波被折射(实质上根据非平凡坐标变换)，而在第二频率处的电磁波实质上是非折射的。介质的本构参数也可以随着时间(例如，响应于外部输入或控制信号)改变，以便对电磁波的响应可以相对于频率和/或时间变化。一些实施方式利用随着频率和/或时间的这个变化提供电磁波的各自的频率和/或时间复用/解复用。因此，例如，变换介质可以具有在时间t1时的频率处的第一响应，其相应于第一选定的坐标变换，和在时间t2时的相同频率处的第二响应，其相应于第二选定的坐标变换。作为另一例子，变换介质可以具有在时间t1时的第一频率处的响应，其相应于选定的坐标变换，和在时间t2时的第二频率处的实质上相同的响应。在又一例子中，变换介质可以具有在时间t1时在第一频率处的第一响应和在第二频率处的第二响应，而在时间t2时，交换响应，即，第二响应(或其实质的等效形式)在第一频率处且第一响应(或其实质的等效形式)在第二频率处。第二响应可以是零或实质上是零响应。利用变换介质的频率和/或时间相关性的其它实施方式对本领域技术人员将是明显的。
本构参数，例如方程(1)和(2)的那些本构参数(或从其中得到的折合参数)，可以使用超材料(metamaterial)来实现。一般来说，超材料的电磁特性从超材料结构得到，而不是它们的材料成分或除了它们的材料成分以外。一些示例性超材料在R.A.Hyde等人的美国专利申请号11/355,493的″Variable metamaterial apparatus″、D.Smith等人的国际申请号PCT/US2005/026052的″Metamaterials″、D.Smith等人的″Metamaterials andnegative refractive index″Science 305，788(2004)和D.Smith等人的美国专利申请号No.10/525,191的″Indefinite materials″中被描述，每个申请在这里通过引用被并入。超材料通常以子波长元件，即，具有小于超材料的工作波长的长度尺度的结构元件为特征，并且子波长元件具有对相应于有效连续介质响应的电磁辐射的共同响应，该有效连续介质响应的特征是有效电容率、有效磁导率、有效磁电系数或其任何组合。例如，电磁辐射可感生子波长元件中的电荷和/或电流，由此子波长元件获取非零电和/或磁偶极矩。在电磁辐射的电分量感生电偶极矩的场合，超材料具有有效的电容率；在电磁辐射的磁分量感生磁偶极矩的场合，超材料具有有效的磁导率；而在电(磁)分量感生磁(电)偶极矩的场合(如在手性超材料中的)，超材料具有有效的磁电系数。一些超材料提供人工磁响应；例如，从非磁导体构造的开环谐振器可以表现有效的磁导率(参阅J.B.Pendry等人的″Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena″IEEE Trans.Micro.Theo.Tech.47，2075(1999)，其在这里通过引用被并入)。一些超材料具有部分地从超材料的结构特征和部分地从组成材料的内在特性显现的“混合”电磁特性。例如，在这里通过引用被并入的G.Dewar的″A thinwire array and magnetic host structure with n＜0″J.Appl.Phys.97，10Q 101(2005)描述由嵌入在非导电亚铁磁主介质(表现内在的负磁导率)中的丝阵(作为其结构的结果表现负磁导率)组成的超材料。超材料可以被设计和制造以表现依赖于组成材料的材料特性以及形状、手性、配置、位置、方位和在子波长元件之间的耦合的选定的电容率、磁导率和/或磁电系数。选定的电容率、磁导率和/或磁电系数可以是正的或负的、复合的(具有损失或增益)、各向异性的、在空间上变化的(如在梯度折射率透镜中)、在时间上变化的(例如，响应于外部或反馈信号)、在频率上变化的(例如，在超材料的谐振频率的附近)或其任何组合。选定的电磁特性可以在范围从无线电波长到红外/可见光波长的波长处被提供(参阅S.Linden等人的″Photonic metamaterials：Magnetism at optical frequencies″IEEE J.Select.Top.Quant.Elect.12，1097(2006)和V.Shalaev的″Optical negative-indexmetamaterials，″Nature Photonics 1，41(2007)，这两个文献都在这里通过引用被并入)。虽然很多示例性超材料被描述为包括分立的元件，但超材料的一些实现可包括不分立的元件；例如，超材料可包括由子元件组成的元件，其中子元件是分立的结构(例如开环谐振器等)，或超材料可包括是夹杂物、排除物、层或沿着某个连续结构的其它变化(例如，基底上的蚀刻)的元件。
现在参考图1，描述包括分别在第一和第二频率处可操作的第一和第二电磁换能器101和102的例证性实施方式。除非上下文另外规定，这个和其它附图可以表示三维实施方式或二维实施方式的平面图(例如，在换能器位于垂直于页面定向的金属的或电介质的平板波导内的图1中)。实射线111表示在第一频率处的电磁辐射，其在第一电磁换能器的第一能视域中传播。位于第一能视域内的第二电磁换能器102被可操作以使射线111在第二电磁换能器周围转向的第一电磁遮掩结构121包围。为了视觉说明的目的射线描述的使用是启发式的便利用具，而不是用来意味几何光学的任何限制或假设。进一步地，图1中所描述的元件可以具有不同地小于、大于或相当于关注的波长的空间尺寸。由于射线111在每个方向上辐射，图1表明包括围绕第一电磁换能器的整个空间的第一能视域(例如，全向能视域)，但其它实施方式可以具有较窄的第一能视域。而且，第二电磁换能器可仅部分地位于第一能视域内。第一电磁遮掩结构121被描述为围绕第二电磁换能器的外壳或环形物，但这是示意性的描述；在不同实施方式中，第一电磁遮掩结构可以采取各种形状，不需要邻接第二电磁换能器，可只使在第一频率处的电磁辐射部分地在第二电磁换能器周围转向，和/或可只部分地围绕第二电磁换能器。虚射线112表示在第二频率处的电磁辐射，其在第二电磁换能器处的第二能视域(其它实施方式可以具有比图1中所描述的能视域更窄的第二能视域)中传播。没有描述被第一电磁换能器阻碍的或以另外方式与第一电磁换能器交互作用的射线，其反映在该实施方式中的第二电磁遮掩结构的不存在。如图中所说明的，在第二频率处的电磁辐射(112)可通过第一电磁遮掩结构121传播，而没有实质的折射或反射。在例如第一电磁遮掩结构不完全围绕第二电磁换能器的其它实施方式中，第一电磁遮掩结构可部分地或全部地在第二能视域之外。
通常，电磁换能器例如在图1和其它实施方式中所描述的那些是将某能量或信号转换成电磁辐射或者将电磁辐射转换成某能量或信号或者两者的电磁器件。电磁换能器可以包括天线(例如线/环天线、喇叭天线、反射镜天线、贴片天线、相控阵天线等)或可操作以发射(发送)和/或检测(接收或吸收)电磁辐射的任何其它器件，包括但不限于激光器/微波激射器、谐振腔例如磁电管或调速管、白炽灯、光致发光器件例如荧光灯、阴极线发光器件例如阴极射线管、电致发光器件例如发光二极管或半导体激光器、光电探测器/光传感器(例如光电二极管、光电倍增管、热/低温探测器以及CCD)等。电磁换能器可以包括聚焦或成像结构或组件，如在光学成像系统(例如望远镜)中的。电磁换能器可以是可操作的以只发送、只接收、或发送并接收，如同带有发送电磁辐射并然后接收辐射响应的有源传感器(例如雷达或LIDAR器件)。电磁换能器可以在包括射频、微波频率、毫米或亚毫米波频率、THz波频率、光频(例如不同地相应于软x射线、极紫外光、紫外光、可见光、近红外光、红外光或远红外光)等的频率或频带处是可操作的。对于列举第一和第二频率的实施方式，第一和第二频率可从这些频率类别中选择。而且，对于这些实施方式，第一和第二频率的列举可通常由再次从上面的频率类别中所选择的第一和第二频带的列举代替。电磁换能器可以在具有不同带宽的频带中是可操作的；一些实施方式例如包括窄带发射器和宽带接收器(例如，分别作为第一和第二电磁换能器)。电磁换能器可以将能视域限定为在其中电磁辐射可被耦合到电磁换能器的区域(例如，在其中电磁换能器所发射或接收到的电磁辐射可以传播的区域)。可控电磁换能器也可限定在能视域内的视场，其中视场通过操纵电磁换能器被调节或扫描。可控电磁换能器的例子包括机械控制电磁换能器(例如，安装在一个或多个常平架上的天线)和电控制电磁换能器(例如，可调相控阵)。
现在参考图2，描述如图1中的例证性实施方式，其包括第一和第二电磁换能器101和102、表示在第一和第二频率处的电磁辐射的射线111和112(在第一和第二电磁换能器的各自的第一和第二能视域中传播)、以及可操作以使在第二电磁换能器周围的第一频率处的电磁辐射至少部分地转向的第一电磁遮掩结构121。如在图1中的，第一和第二能视域被描述为全向的，但其它实施方式具有较窄的能视域。图2的实施方式还包括可操作以使射线112在第一电磁换能器(第一电磁换能器位于第二能视域内)周围转向的第二电磁遮掩结构222。在其它实施方式中，第二能视域较窄，和/或第一电磁换能器仅部分地位于第二能视域内。第二电磁遮掩结构222被描述为围绕第一电磁换能器的外壳或环形物，但这是示意性的描述；在不同实施方式中，第二电磁遮掩结构可以采取各种形状，不需要邻接第一电磁换能器，可只使在第二频率处的电磁辐射部分地在第一电磁换能器周围转向，和/或可只部分地围绕第一换能器。如图中所说明的，在第一频率处的电磁辐射(111)可通过第二电磁遮掩结构222传播，而没有实质的折射或反射。在例如第二电磁遮掩结构不完全围绕第一电磁换能器的其它实施方式中，第一电磁遮掩结构可部分地或全部地在第一能视域之外。
现在参考图3，描述如图1-2中的例证性实施方式，其包括第一和第二电磁换能器101和102以及表示在第一和第二频率处的电磁辐射的射线111和112(在第一和第二电磁换能器的各自的第一和第二能视域中传播)。与之前一样，第一和第二能视域被描述为全向的，但其它实施方式具有较窄的能视域。图3的实施方式提供包围第一和第二电磁换能器的电磁转换结构330。射线111在其通过电磁转换结构传播时被折射，以关于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的表观位置(在图中，表观位置和第二电磁换能器的实际位置相同，但其它实施方式提供其它表观位置)。与在本文件中其它地方一样，为了视觉说明的目的射线描述的使用是启发式的便利用具，而不是用来意味几何光学的任何限制或假设；所描述的元件可以具有不同地小于、大于或相当于关注的波长的空间尺寸。电磁转换结构被描述为带有两个内腔以容纳两个电磁换能器的圆盘或球体，但这只是示意性的描述；在不同实施方式中，电磁转换结构可以采取各种形状，可只在较窄的第一能视域内是可操作的，不需要邻接任一电磁换能器，和/或可不围绕或可只部分地围绕任一电磁换能器。如图中所说明的，在第二频率处的电磁辐射(112)可通过电磁转换结构330传播，而没有实质的折射或反射。在其它实施方式中，电磁转换结构可部分地或全部地在第二能视域之外。将被第二电磁换能器阻挡或以另外方式与第二电磁换能器交互作用的射线111在图中被省略；将被第一电磁换能器阻挡或以另外方式与第一电磁换能器交互作用的射线112也是如此；这些省略反映在该实施方式中电磁遮掩结构的不存在。
在一些实施方式中，电磁转换结构例如图3中所描述的包括变换介质。例如，图3中的射线轨迹111相应于坐标变换(即，将表观位置例如第二电磁换能器的位置的坐标映射或转换到第一电磁换能器的实际位置的坐标的坐标变换)；该坐标变换可以用于识别对于响应于如图3中的电磁辐射的相应变换介质的本构参数(例如，如在方程(1)和(2)中所提供的，或从其中所获得的折合参数)。在一些实施方式中，变换介质具有负折射率，例如其中将表观位置转换到实际位置的坐标变换是多对一映射。通常，可操作以提供与电磁换能器的实际位置不同的电磁换能器的表观位置的电磁转换结构的实施方式可包括变换介质，该变换介质相应于将表观位置映射或转换到实际位置的坐标变换；并且该变换介质的本构关系可使用如前所述的超材料实现。
现在参考图4-6，描述如图3中的例证性实施方式，其包括第一和第二电磁换能器101和102、表示在第一和第二频率处的电磁辐射的射线111和112(在第一和第二电磁换能器的各自的第一和第二能视域中传播)、以及可操作以关于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的表观位置的电磁转换结构330。图4-6中的例证性实施方式还包括下列的一个或两个：可操作以使在第一频率处的电磁辐射至少部分地在第二电磁换能器周围转向的第一电磁遮掩结构121和可操作以使在第二频率处的电磁辐射至少部分地在第一电磁换能器周围转向的第二电磁遮掩结构222。在这些图中，电磁转换结构和电磁遮掩结构的描述仅仅是示意性的描述。实施方式提供这些结构的其它形状或大小以及它们的其它组件或配置。在一些实施方式中，结构在空间上与其它结构和/或与电磁换能器分离。在其它实施方式中，结构121、222和/或330可以被合并在结合原始结构的可操作性的结构中或由结合原始结构的可操作性的结构代替；参考图5，例如，可选的实施方式将第一电磁遮掩结构121和电磁转换结构330合并到电磁遮掩和转换结构中，其可操作以对于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的表观位置，并且还可操作以使在第一频率处的电磁辐射在第二电磁换能器周围转向。在一些实施方式中，结构121、222和/或330可以重叠或交叠(例如，通过使包括这些结构的元件交错)；参考图4，例如，可选的实施方式通过使第一组元件与第二组元件交错来使电磁转换结构330与第二电磁遮掩结构222交叠，第一组元件在第一频率处响应并包括电磁转换结构的至少一部分，第二组元件在第二频率处响应并包括第二电磁遮掩结构的至少一部分。
现在参考图7，描述包括第一和第二电磁换能器101和102以及表示在第一和第二频率处的电磁辐射的射线111和112(在第一和第二电磁换能器的各自的第一和第二能视域中传播)的例证性实施方式。与之前一样，第一和第二能视域被描述为全向的，但其它实施方式具有较窄的能视域。图7的实施方式提供在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构730，其包围第一和第二电磁换能器。射线111在其通过在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构传播时被折射，以关于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的第一实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置(703)。射线112也在其通过在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构传播时被折射，以提供与第二电磁换能器的第二实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置(703)(在图中，第一表观位置与第二表观位置重合，但其它实施方式提供在空间上分离的第一和第二表观位置)。从703辐射的微弱的线是说明射线111和112出现以从位置703辐射的导线。与在本文件中其它地方一样，为了视觉说明的目的射线描述的使用是启发式的便利用具，而不是用来意味几何光学的任何限制或假设；所描述的元件可以具有不同地小于、大于或相当于关注的波长的空间尺寸。在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构被描述为带有两个内腔以容纳两个电磁换能器的圆盘或球体，但这只是示意性的描述；在不同实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构可以采取各种形状，可只在较窄的能视域内是可操作的，不需要邻接任一电磁换能器，和/或可不围绕或可只部分地围绕任一电磁换能器。将被第二电磁换能器阻挡或以另外方式与第二电磁换能器交互作用的射线111在图中被省略；将被第一电磁换能器阻挡或以另外方式与第一电磁换能器交互作用的射线112也是如此；这些省略反映在该实施方式中电磁遮掩结构的不存在。
在一些实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构例如图7所描述的电磁转换结构包括具有对电磁辐射的可调节的响应的变换介质。例如，变换介质可具有在第一响应和第二响应之间可调节的对电磁辐射的响应(例如，响应于外部输入或控制信号)，第一响应对于在第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的第一实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置，而第二响应对于在第二频率处的电磁辐射提供与第二电磁换能器的第二实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置。带有可调节的电磁响应的变换介质可使用可变的超材料实现，例如，如在上述R.A.Hyde等人所描述的。在其它实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构例如图7中所描述的电磁转换结构包括具有对电磁辐射的频率相关的响应的变换介质，其相应于频率相关的本构参数。例如，在第一频率处的频率相关的响应可对于在第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的第一实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置，并且在第二频率处的频率相关的响应可对于在第二频率处的电磁辐射提供与第二电磁换能器的第二实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置。具有对电磁辐射的频率相关的响应的变换介质可以使用超材料实现；例如，具有在第一频率处的响应的第一组超材料元件可与具有在第二频率处的响应的第二组超材料元件交错。可选地或等效地，在一些实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构是在第一频率处可操作的第一电磁转换结构和在第二频率处可操作的第二电磁转换结构的组合；其中结构通过例如其各自元件的交错被组合。
现在参考图8-9，描述如图7中的例证性实施方式，包括第一和第二电磁换能器101和102、表示在第一和第二频率处的电磁辐射的射线111和112(在第一和第二电磁换能器的各自的第一和第二能视域中传播)以及在第一和第二频率处可操作的电磁换能结构730。在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构可操作以对于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置(703)，并对于第二频率处的电磁辐射提供与第二电磁换能器的实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置(703)(如在图7中的，附图描述与第二表观位置重合的第一表观位置，但其它实施方式提供在空间上分离的第一和第二表观位置)。从703辐射的微弱的线是说明射线111和112出现以从位置703辐射的导线。图8-9中的例证性实施方式还包括下列的一个或两个：可操作以使在第一频率处的电磁辐射至少部分地在第二电磁换能器周围转向的第一电磁遮掩结构121和可操作以使在第二频率处的电磁辐射至少部分地在第一电磁换能器周围转向的第二电磁遮掩结构222。在这些图中，电磁转换结构和电磁遮掩结构的描述仅仅是示意性的描述。实施方式提供这些结构的其它形状或大小以及它们的其它组件或配置。在一些实施方式中，结构在空间上与其它结构和/或与电磁换能器分离。在其它实施方式中，结构121、222和/或730可以被合并在结合原始结构的可操作性的结构中或由结合原始结构的可操作性的结构代替。在一些实施方式中，结构121、222和/或730可以交叠(例如，通过使包括这些结构的元件交错)，并且结构730本身可包括分别在第一和第二频率处可操作的交叠或交错的第一和第二电磁转换结构，如在前面的段落中所描述的。
在一些应用中，可希望的是结合限定聚焦区的聚焦结构来操作第一和第二电磁换能器。聚焦结构可以包括反射结构(例如，抛物柱面反射镜)、折射结构(例如，电介质的或梯度指数透镜)、衍射结构(例如，菲涅耳波带片)及其各种组合、组件和混合(例如，光学组件或折射-衍射透镜)。由聚焦结构限定的聚焦区可以为例如焦平面、佩兹伐(Petzval)、径向或横向聚焦表面，或实质上集中耦合到聚焦结构的电磁辐射的任何其它区域。聚焦结构也可以限定f数值，其可以相应于对于聚焦结构的焦距与孔径直径之比，并且还可以来自聚焦区的电磁辐射的发散为特征：通常，对于较小(较大)的x的f/x相应于具有来自聚焦区的电磁辐射的较大(较小)发散的较快(较慢)的聚焦结构，或等效地，焦点的较小(较大)深度或聚焦区的轴向长度。一些实施方式提供具有f数值为f/x的聚焦结构，其中x小于或等于5、小于或等于2、或小于或等于1。由于空间或其它约束，在一些配置中将两个换能器定位在聚焦区内可能是困难的或不适当的(特别是对于具有较窄的聚焦区域的低f数值的聚焦结构)，和/或防止一个换能器阻挡(或以另外方式干扰)另一换能器的能视域可能是成问题的。这样的配置的实施方式可在包括电磁遮掩结构和/或电磁转换结构的配置中使用带有第一和第二电磁换能器的聚焦结构(例如，如在图1-9的例证性实施方式中所描述的)。
相应地，图10-11描述例证性实施方式，其分别包括第一和第二电磁换能器101和102以及限定聚焦区1010的聚焦结构1000，在该聚焦区上射线111和112(分别表示在第一和第二频率处的电磁辐射)将名义上地会聚，即，在不存在电磁遮掩和/或转换结构时。与在本文件中其它地方一样，为了视觉说明的目的射线描述的使用是启发式的便利用具，而不是用来意味几何光学的任何限制或假设；所描述元件可以具有不同地小于、大于或相当于关注的波长的空间尺寸。在图10中，例证性实施方式还包括在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构(730)，例如图7所描述的电磁转换结构。在第一和第二频率处可操作的电磁转换结构是可操作的以对于第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置，并对于第二频率处的电磁辐射提供与第二电磁换能器的实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置，其中第一表观位置和第二表观位置相应于聚焦区1010。因此，将聚焦在聚焦区1010上的在第一频率处的电磁辐射作为替代聚焦在第一电磁换能器上，而将聚焦在聚焦区1010上的在第二频率处的电磁辐射作为替代聚焦在第二电磁换能器上。在图11中，第二电磁换能器102位于聚焦区1010内，并且例证性实施方式还包括电磁遮掩结构121(可操作以使在第一频率处的电磁辐射在第二电磁换能器周围转向)和电磁转换结构330(可操作以提供与第一电磁换能器的实际位置不同的第一电磁换能器的表观位置，其中表观位置相应于聚焦区1010)；为了比较，图5描述类似的遮掩和转换结构，其中换能器具有全向能视域。因此，将聚焦在聚焦区1010上的在第一频率处的电磁辐射作为替代地在聚焦区(第二电磁换能器位于其中)周围转向以聚焦在第一电磁换能器上，而实质上未被电磁遮掩和转换结构改变的在第二频率处的电磁辐射聚焦在聚焦区1010(和第二电磁换能器)上。
一些实施方式包括具有包括障碍物的能视域的可控电磁换能器和可操作以使电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向的电磁遮掩结构。通常，障碍物可以为可吸收、反射、折射、散射电磁辐射或以另外方式与电磁辐射交互作用的耦合到可控电磁换能器(例如，从可控电磁换能器发送或由可控电磁换能器接收)的任何物体或结构。例如，障碍物可以为可控电磁换能器的外罩或支撑元件(例如，天线罩或天线杆)、景观特征(例如，山或崖径)、另一电磁器件(例如，第二电磁换能器)、另一电磁器件的支撑结构(例如，天线塔)、另一人造结构(例如，建筑物、墙壁、船、车或飞机)等。现在参考图12-13，描述包括分别具有第一和第二能视域1211和1212的可控电磁换能器1200的例证性实施方式。障碍物1220完全(在图12中)或部分地(在图13中)位于第二能视域内，且例证性实施方式还包括可操作以使电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向的电磁遮掩结构1230，如电磁辐射的代表性射线1213所描述的。与在本文件中其它地方一样，为了视觉说明的目的射线描述的使用是启发式的便利用具，且不是用来意味几何光学的任何限制或假设；所描述的元件可以具有不同地小于、大于或相当于关注的波长的空间尺寸。障碍物1220和电磁遮掩结构1230的在图12-13中的描述仅仅是示意性的描述，而不是用来限制的；在不同实施方式中，电磁遮掩结构(和它遮掩的障碍物)可以采取各种形状，并且电磁遮掩结构不需要邻接如在这些例证性实施方式中这样的障碍物。
一些实施方式包括具有孔径遮光元件的孔径电磁换能器和可操作以使电磁辐射至少部分地在孔径遮光元件周围转向的电磁遮掩结构。通常，孔径电磁换能器是限定物理孔径的电磁换能器，所发射或接收到的电磁辐射通过该物理孔径在电磁换能器的操作期间传播(例如从或到天线馈电结构或CCD装置)，并且孔径遮光元件是可吸收、反射、折射、散射通过物理孔径传播的电磁辐射或以另外方式与电磁辐射交互作用的元件。在一些实施方式中，孔径电磁换能器是光学器件，例如光学孔径望远镜。孔径天线的例子包括反射镜或透镜天线、喇叭天线、末端开口的波导或传输线、缝隙天线及贴片天线。孔径遮光元件的例子包括连接到反射镜或喇叭孔径的天线罩；馈电支柱、副反射镜支柱、或反射镜天线的前馈波导；光学反射望远镜的副反射镜支柱；或在喇叭天线内部中的机械支撑元件。现在参考图14-15，描述包括带有孔径遮光元件(前馈波导1410或喇叭内部支柱1510)的孔径天线(反射镜1400或喇叭1500)和可操作以使电磁辐射至少部分地在孔径遮光元件周围转向的电磁遮掩结构1420的例证性实施方式。电磁遮掩结构被描述为包围孔径遮光元件的中空圆柱形结构(在图14中的纵向横截面和图15中的轴向横截面中)，但这些仅仅是示例性的描述；在不同实施方式中，电磁遮掩结构(和它遮掩的孔径遮光元件)可采取各种形状，并且电磁遮掩结构不需要邻接如在这些例证性实施方式中这样的孔径遮光元件。
一些实施方式包括在第一和第二频率处可操作的电磁换能器，或分别在第一和第二频率处可操作的第一和第二电磁换能器；换能器具有包括障碍物的能视域(或视场)，并且实施方式提供在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构，以使在第一和第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向。与之前一样，障碍物通常可以为可吸收、反射、折射、散射电磁辐射或以另外方式与电磁辐射交互作用的耦合到电磁换能器(例如，从电磁换能器发射或由电磁换能器接收)的任何物体或结构，以上面所提供的例子。参考图16，描述包括在第一和第二频率处可操作的具有能视域1610的电磁换能器(1600)的例证性实施方式。障碍物1620至少部分地位于能视域内，并且例证性实施方式还包括在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构(1630)，以使在第一和第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向，如分别被在第一和第二频率处的电磁辐射的代表性射线1611和1612所描述的。例证性实施方式可选地还包括控制器1640，其耦合到在第一和第二频率处可操作的电磁换能器和/或在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构，如下所述。参考图17，描述包括在第一频率处可操作并具有第一能视域1711的第一电磁换能器1701以及在第二频率处可操作并具有至少部分地与第一能视域交叠的第二能视域1712的第二电磁换能器1702的例证性实施方式。障碍物1620至少部分地位于第一能视域内且至少部分地位于第二能视域内，并且例证性实施方式还包括在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构(1630)，以使在第一和第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向，如分别被在第一和第二频率处的电磁辐射的代表性射线1611和1612所描述的。例证性实施方式可选地还包括控制器1640，其耦合到在第一和第二频率处可操作的第一电磁换能器和/或第二电磁换能器和/或电磁遮掩结构，如下所述。参考图18，描述包括在第一频率处可操作并分别具有第一和第二视场1811和1812的第一可控电磁换能器1801以及在第二频率处可操作并分别具有第一和第二视场1821和1822的第二电磁换能器1802的例证性实施方式，其中视场1811至少部分地与视场1821交叠。障碍物1620至少部分地位于视场1811内且至少部分地位于视场1821内，并且例证性实施方式还包括在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构(1630)，以使在第一和第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向，如被分别在第一和第二频率处的电磁辐射的代表性射线1611和1612所描述的。例证性实施方式可选地还包括控制器1640，其耦合到在第一和第二频率处可操作的第一可控电磁换能器和/或第二可控电磁换能器和/或电磁遮掩结构，如下所述。
在一些实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构例如图16-18中所描述的电磁遮掩结构包括具有对电磁辐射的可调节的响应的变换介质。例如，变换介质可具有在第一响应和第二响应之间可调节的对电磁辐射的响应(例如，响应于外部输入或控制信号)，第一响应使在第一频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向，而第二响应使在第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向。带有可调节的电磁响应的变换介质可使用可变的超材料实现，例如，如在上述R.A.Hyde等人所描述的。在其中在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构响应于外部输入或控制信号可调节的其它实施方式中，外部输入或控制信号可由控制器例如被描述为图16-18中的元件1640的控制器提供。控制器可以包括，例如，用于在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构的第一响应和第二响应之间调节的电路，以当第一频率处的电磁辐射照射电磁遮掩结构时提供第一响应，并且当第二频率处的电磁辐射照射电磁遮掩结构时提供第二响应。
在其它实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构例如在图16-18中所描述的电磁遮掩结构包括具有对电磁辐射的频率相关的响应的变换介质，其相应于频率相关的本构参数。例如，在第一频率处的频率相关的响应可使在第一频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向，并且在第二频率处的频率相关的响应可使在第二频率处的电磁辐射至少部分地在障碍物周围转向。具有对电磁辐射的频率相关的响应的变换介质可以使用超材料实现；例如，具有在第一频率处的响应的第一组超材料元件可与具有在第二频率处的响应的第二组超材料元件交错。可选地或等效地，在一些实施方式中，在第一和第二频率处可操作的电磁遮掩结构是在第一频率处可操作的第一电磁遮掩结构和在第二频率处可操作的第二电磁遮掩结构的组合；第一和第二电磁遮掩结构然后通过例如其各自元件的交错或通过将一个遮掩结构套入另一个内部(例如，以提供多层的多频遮掩结构)来组合。
现在参考图19，例证性实施方式被描述为系统方框图。系统1900包括一个或多个电磁换能器单元1910和耦合到控制器单元1930的一个或多个电磁遮掩/转换单元1920。换能器单元1910可包括电磁换能器(例如天线)和关联的电路例如发射器电路、接收器电路和/或可控控制电路。电磁遮掩/转换单元1920可包括电磁遮掩结构和/或电磁转换结构(例如，在前面的实施方式中所描述的那些)或其组合。控制器单元1930可监控、协调、同步或以另外方式控制一个或多个电磁换能器单元1910的操作，并相应地调节电磁遮掩/转换单元1920的操作。例如，在电磁遮掩/转换单元1920包括布置成除去障碍物的电磁效应的电磁遮掩结构的场合，如在图16-18中的，控制器单元1930可使占空比交替或观察第一和第二电磁换能器单元1910的扫描图案(分别在第一和第二频率处可操作的)，并且相应地调节电磁遮掩/转换单元1920的操作(即，以与第一和第二电磁换能器单元同步的方式在第一和第二频率处操作)。作为另一例子，在电磁遮掩/转换单元1920适应带有聚焦结构的第一和第二电磁换能器单元1910的部署的场合，例如，如在图10-11所描述的，控制器单元1930可使第一和第二电磁换能器单元1910的占空比交替(分别在第一和第二频率处可操作的)，并且相应地调节电磁遮掩/转换单元1920的操作(即，以与第一和第二电磁换能器单元同步的方式在第一和第二频率处操作)。
例证性实施方式被描述为在图20中的过程流程图。流程2000包括操作2010-在第一频率处操作第一电磁换能器，第一电磁换能器具有包括第二电磁换能器的第一能视域。例如，第一天线可发送在射频处的辐射，CCD装置可探测在相应于可见光波长的光频处的辐射，等等。流程2000可选地还包括操作2020-在不同于第一频率的第二频率处操作第二电磁换能器，第二电磁换能器具有包括第一电磁换能器的第二能视域。例如，第二天线可探测在射频处的辐射，半导体激光器可发射在相应于红外波长的光频处的辐射，等等。流程2000可选地还包括操作2030-在第一电磁换能器的操作期间，通过至少部分地遮掩第二电磁换能器以免受在第一频率处的电磁辐射除去在第一频率处的第二电磁换能器的电磁效应。例如，第一电磁遮掩结构(例如在图1-2、5-6、8-9及11中被描述为元件121的电磁遮掩结构)可使在第一频率处的电磁辐射在第二电磁换能器周围转向。流程2000可选地还包括操作2040-在第二电磁换能器的操作期间，通过至少部分地遮掩第一电磁换能器以免受在第二频率处的电磁辐射除去在第二频率处的第一电磁换能器的电磁效应。例如，第二电磁遮掩结构(例如在图2、4、6及9中被描述为元件222的电磁遮掩结构)可使在第二频率处的电磁辐射在第二电磁换能器周围转向。流程2000可选地还包括操作2050-在第一电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在第一能视域内的在第一频率处的电磁辐射提供与第一电磁换能器的第一实际位置不同的第一电磁换能器的第一表观位置。例如，电磁转换结构(例如在图3-6和11中被描述为元件330或在图7-10中被描述为元件730的电磁转换结构)可通过经由电磁转换结构折射在第一频率处的电磁辐射来在空间上转换在第一频率处的电磁辐射，其折射可实质上是非反射的。流程2000可选地还包括操作2060-在第二电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在第二能视域内的在第二频率处的电磁辐射提供与第二电磁换能器的第二实际位置不同的第二电磁换能器的第二表观位置。例如，电磁转换结构(例如在图7-10中被描述为元件730的电磁转换结构)可通过经由电磁转换结构折射在第二频率处的电磁辐射来在空间上转换在第二频率处的电磁辐射，其折射可实质上是非反射的。
另一例证性实施方式被描述为在图21中的过程流程图。流程2100包括操作2110-操纵电磁换能器，由此障碍物至少部分地进入电磁换能器的视场。例如，安装在常平架上的天线可被机械地操纵，由此障碍物进入其视场，或可调相控阵可被电力地操纵，由此障碍物进入其视场。流程2100还包括操作2120-操作电磁换能器，同时通过使电磁辐射在具有电磁遮掩结构的障碍物周围转向除去障碍物的电磁效应。例如，由电磁换能器发射或吸收的电磁辐射可通过具有相应于变换介质的有效电容率和磁导率的超材料结构来转向。
另一例证性实施方式被描述为在图22中的过程流程图。流程2200包括操作2210-识别至少部分地位于第一电磁换能器的能视域内的障碍物。例如，障碍物可为天线罩、支撑结构、景观特征等。流程2200还包括操作2220-在第一频率处操作第一电磁换能器，同时通过使电磁能在带有电磁遮掩结构的障碍物周围转向除去在第一频率处的障碍物的电磁效应。例如，由第一电磁换能器发射或吸收的电磁能可通过具有相应于变换介质的有效电容率和磁导率的超材料结构来转向。流程2200还包括操作2230-调节电磁遮掩结构以使在不同于第一频率的第二频率处是可操作的。例如，控制信号(例如，来自控制器)可调节电磁遮掩结构的响应(例如，通过调节超材料的谐频率)。流程2200可选地还包括操作2240-在第二频率处操作第一电磁换能器，同时通过使电磁能在带有电磁遮掩结构的障碍物周围转向除去在第二频率处的障碍物的电磁效应。例如，由第一电磁换能器在第二频率处发射或吸收的电磁能可通过具有相应于变换介质的有效电容率和磁导率的超材料结构来转向。
另一例证性实施方式被描述为在图23中的过程流程图。流程2300包括操作2210、2220和2230，如在图22中的。流程2300可选地还包括操作2340-在第二频率处操作第二电磁换能器，同时通过使电磁能在带有电磁遮掩结构的障碍物周围转向除去在第二频率处的障碍物的电磁效应。例如，由第二电磁换能器在第二频率处发射或吸收的电磁能可通过具有相应于变换介质的有效电容率和磁导率的超材料结构来转向。流程2300可选地还包括操作2350-操纵第一电磁换能器，由此障碍物至少部分地进入第一电磁换能器的视场-和/或操作2360-操纵第二电磁换能器，由此障碍物至少部分地进入第二电磁换能器的视场。例如，安装在常平架上的天线可被机械地操纵，由此障碍物进入其视场，或可调相控阵可被电力地操纵，由此障碍物进入其视场。
虽然前面的实施方式通常详述了在第一和第二频率(或第一和第二频带)处可操作的结构和换能器，对本领域技术人员来说显然类似的实施方式可以详述在多个频率(或频带)处可操作的结构和换能器。例如，实施方式可以提供带有相应的多个电磁遮掩结构(可操作以使在第i个频率处的电磁辐射至少部分地在第j个电磁换能器周围转向，j≠i)和/或带有相应的多个电磁转换结构(可操作以提供与电磁换能器的实际位置不同的电磁换能器的表观位置)的多个电磁换能器(在各自的多个频率或频带处可操作)。
前面的详细的描述通过方框图、流程图和/或例子的使用阐述了器件和/或过程的不同实施方式。在这样的方框图、流程图和/或例子包括一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域的那些技术人员应理解，这样的方框图、流程图或例子内的每个功能和/或操作可以通过广范围的硬件、软件、固件或实质上其任何组合来实现。在一个实施方式中，这里所描述的主题的几个部分可通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成格式来实现。然而，本领域的那些技术人员将认识到，这里所公开的实施方式的一些方面可以全部地或部分地在集成电路中等效地实现，如同在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，如同在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，如同在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，如同在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，如同固件或如同实质上其任何组合，并且将认识到设计电路和/或为软件和/或固件写代码根据本公开将充分地在本领域技术人员的技能范围内。另外，本领域那些技术人员将认识到，这里所描述的主题的机制能够作为以各种形式的程序产品被分发，并且将认识到这里所描述的主题的例证性实施方式适用，而不考虑用于实际上实现该分发的特定类型的信号承载介质。信号承载介质的例子包括但不限于下列项：可记录型介质例如软盘、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质例如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
在通常意义上，本领域那些技术人员将认识到，这里所描述的、其可以单独地和/或共同地通过广范围的硬件、软件、固件或其任何组合来实现的不同方面可以被视为由各种类型的“电路”组成。因此，如这里所使用的“电路”包括但不限于具有至少一个分立电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备(例如，由至少部分地实现这里所描述的过程和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或由至少部分地实现这里所描述的过程和/或设备的计算机程序配置的微处理器)的电路、形成存储器设备(例如，随机存取存储器的形式)的电路、和/或形成通信设备(例如，调制解调器、通信交换机或光电设备)的电路。本领域那些技术人员将认识到，这里所描述的主题可用模拟或数字方式或其某种组合来实现。
在没有与本申请不一致的程度上，在该说明书中提到的和/或在任何应用数据表中列出的所有上面的美国专利、美国专利申请出版物、美国专利申请、国外专利、国外专利申请以及非专利出版物都在这里通过引用被并入。
本领域技术人员将认识到，为了概念清楚起见，这里所描述的组成部分(例如步骤)、器件和物体以及伴随它们的讨论用作例子，并且将认识到各种配置的修改在本领域那些技术人员的技术范围内。因此，如这里所使用的，所阐述的具体例子和伴随的讨论是用来作其更一般的类别的代表。通常，这里的任何具体的例子的使用还用来作其类别的代表，并且这样的具体组成部分(例如步骤)、器件和物体的非包含物在这里不应被看作为限制所期望的指示。
关于这里的实质上任何复数和/或单数术语的使用，本领域那些技术人员可以在对上下文和/或应用适当时从复数转换成单数和/或从单数转换成复数。为了清楚起见，在这里不明确阐述各种单数/复数置换。
虽然示出和描述了这里所描述的本主题的特定方面，对本领域那些技术人员来说显然，根据这里的教导，可作出改变和修改，而不偏离这里所描述的主题及其更广的方面，并且因此所附权利要求应将所有这样的改变和修改包括在其范围内，也在这里所描述的主题的真正精神和范围内。此外，应理解的是，本发明由所附权利要求所限定。本领域那些技术人员应理解，通常，在这里特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中所使用的术语通常意指“开放”术语(例如，术语“包括(including)”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“具有至少”，术语“包括(includes)”应被解释为“包括但不限于”，等等)。本领域那些技术人员应进一步理解，如果指定特定数量的所引入的权利要求陈述，则这样的意图将在权利要求中被明确陈述，而在缺乏这样的陈述的情况下，这样的意图不存在。例如，作为对理解的辅助，下面的所附权利要求可包括引导短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求陈述。然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示通过不定冠词“a”或“an”的权利要求陈述的引入将包含这样引入的权利要求陈述的任何特定的权利要求限制在只包含一个这样的陈述的发明，即使当同样的权利要求包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“a”或“an”时(例如，“a”和/或“an”一般应被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；同样的意思对用于引入权利要求陈述的定冠词的使用有效。另外，即使特定数量的所引入的权利要求陈述被明确陈述，本领域那些技术人员将认识到，这样的陈述应一般被解释为意指至少所陈述的数量(例如，没有其它修饰成分的“两个陈述”的无修饰陈述一般意指至少两个陈述或两个或多个陈述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一个，等”的约定的那些情况下，通常这样的结构在本领域技术人员将理解该约定的意义上被指定(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有唯一的A、唯一的B、唯一的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在使用类似于“A、B或C中的至少一个，等”的约定的那些情况下，通常这样的结构在本领域技术人员将理解该约定的意义上被指定(例如，“具有A、B或C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有唯一的A、唯一的B、唯一的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的那些技术人员应进一步理解，提供两个或多个可选的术语的实质上任何反意词和/或短语，不管在说明书、权利要求还是附图中都应被理解为考虑包括术语中的一个、术语中的任一个或术语两者的可能性。例如，短语“A或B”应被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
关于所附权利要求，本领域那些技术人员将认识到，在其中所陈述的操作通常可以任何次序被执行。这样的交替排序的例子可包括重叠的、交错的、中断的、重新排序的、递增的、初步的、补充的、同时的、相反的或其它不同的次序，除非上下文另外规定。关于上下文，甚至像“响应于”、“关于”或其它过去时态的形容词这样的术语通常也不是用来排除这样的变形，除非上下文另外规定。
虽然这里公开了不同的方面和实施方式，其它方面和实施方式对本领域那些技术人员将是明显的。这里所公开的不同方面和实施方式是为了例证的目的，而不是用来限制的，其中真正的范围和精神由下面的权利要求指示。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种装置，包括：
第一电磁换能器，其在第一频率处可操作并具有第一能视域；
第二电磁换能器，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作，所述第二电磁换能器至少部分地位于所述第一能视域内；以及
第一电磁遮掩结构，其可操作以使所述第一频率处的电磁辐射至少部分地在所述第二电磁换能器周围转向。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二电磁换能器具有第二能视域，所述第一电磁换能器至少部分地位于所述第二能视域内，并且所述装置还包括：
第二电磁遮掩结构，其可操作以使所述第二频率处的电磁辐射至少部分地在所述第一电磁换能器周围转向。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述第一电磁换能器位于第一空间位置处，并且所述装置还包括：
第一电磁转换结构，其可操作以对于在所述第一频带中的电磁辐射提供与所述第一空间位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
4.如权利要求3所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括反射结构。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括折射结构。
7.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括衍射结构。
8.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构以f数值f/x为特征，其中x小于或等于5。
9.如权利要求8所述的装置，其中x小于或等于2。
10.如权利要求9所述的装置，其中x小于或等于1。
11.如权利要求3所述的装置，其中所述第二电磁换能器位于第二空间位置处，并且所述第一表观位置实质上等于所述第二空间位置。
12.如权利要求11所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
13.如权利要求3所述的装置，其中所述第二电磁换能器位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
第二电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第二表观位置在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置。
15.如权利要求14所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电磁换能器位于第一空间位置处，并且所述装置还包括：
第一电磁转换结构，其可操作以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一空间位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述第二电磁换能器位于在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置的第二空间位置处。
18.如权利要求17所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
19.如权利要求16所述的装置，其中所述第二电磁换能器位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
第二电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述第二表观位置在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置。
21.如权利要求20所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
22.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电磁换能器位于第一空间位置处，所述第二电磁换能器位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二电磁换能器的表观位置。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述表观位置在所述第一空间位置处或实质上靠近所述第一空间位置。
24.如权利要求23所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
25.一种方法，包括：
在第一频率处操作第一电磁换能器，所述第一电磁换能器具有包括在不同于所述第一频率的第二频率处可操作的第二电磁换能器的第一能视域；以及
在所述第一电磁换能器的操作期间，通过至少部分地遮掩所述第二电磁换能器以免受在所述第一频率处的电磁辐射，除去在所述第一频率处的、所述第二电磁换能器的电磁效应。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第二电磁换能器包括使在所述第一频率处的电磁辐射至少部分地在所述第二电磁换能器周围转向。
27.如权利要求25所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二电磁换能器，所述第二电磁换能器具有包括所述第一电磁换能器的第二能视域；以及
在所述第二电磁换能器的操作期间，通过至少部分地遮掩所述第一电磁换能器以免受在所述第二频率处的电磁辐射，除去在所述第二频率处的、所述第一电磁换能器的电磁效应。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第一电磁换能器包括使在所述第二频率处的电磁辐射至少部分地在所述第一电磁换能器周围转向。
29.如权利要求27所述的方法，还包括：
在所述第一电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在所述第一能视域内的在所述第一频率处的电磁辐射，提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
30.如权利要求29所述的方法，其中在所述第一频率处的电磁辐射的所述在空间上转换包括在所述第一频率处的电磁辐射的折射。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述在所述第一频率处的电磁辐射的折射是在所述第一频率处的电磁辐射的实质上非反射的折射。
32.如权利要求29所述的方法，还包括：
在所述第二电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
33.如权利要求32所述的方法，其中在所述第二频率处的电磁辐射的所述在空间上转换包括在所述第二频率处的电磁辐射的折射。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述在所述第二频率处的电磁辐射的折射是在所述第二频率处的电磁辐射的实质上非反射的折射。
35.如权利要求25所述的方法，还包括：
在所述第一电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在所述第一能视域内的在所述第一频率处的电磁辐射，提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
36.如权利要求35所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二电磁换能器，所述第二电磁换能器具有第二能视域；以及
在所述第二电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
37.如权利要求25所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二电磁换能器，所述第二电磁换能器具有第二能视域；以及
在所述第二电磁换能器的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二电磁换能器的实际位置不同的所述第二电磁换能器的表观位置。
38.一种装置，包括：
第一电磁换能器，其在第一频率处可操作并具有第一能视域；
第二电磁换能器，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作，所述第二电磁换能器至少部分地位于所述第一能视域内；以及
变换介质，其具有被选择以至少部分地遮掩所述第二电磁换能器以免受在所述第一频率处的电磁辐射的电磁特性。
39.如权利要求38所述的装置，其中所述第二电磁换能器具有包括所述第一电磁换能器的第二能视域，并且其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以至少部分地遮掩所述第一电磁换能器以免受在所述第二频率处的电磁辐射。
40.如权利要求39所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
41.如权利要求40所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
42.如权利要求38所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置。
43.如权利要求42所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置。
44.如权利要求38所述的装置，其中所述变换光学介质的电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二电磁换能器的实际位置不同的所述第二电磁换能器的表观位置。
45.一种装置，包括：
第一电磁换能器，其在第一频率处可操作；
第二电磁换能器，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作；以及
变换光学介质，其具有被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置以及还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置的电磁特性。

Claims (45)

1.一种装置，包括：
第一电磁换能器，其在第一频率处可操作并具有第一能视域；
第二电磁换能器，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作，所述第二电磁换能器至少部分地位于所述第一能视域内；以及
第一电磁遮掩结构，其可操作以使所述第一频率处的电磁辐射至少部分地在所述第二电磁换能器周围转向。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二具有第二能视域，所述第一至少部分地位于所述第二能视域内，并且所述装置还包括：
第二电磁遮掩结构，其可操作以使所述第二频率处的电磁辐射至少部分地在所述第一周围转向。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述第一位于第一空间位置处，并且所述装置还包括：
第一电磁转换结构，其可操作以对于在所述第一频带中的电磁辐射提供与所述第一空间位置不同的所述第一的第一表观位置。
4.如权利要求3所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括反射结构。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括折射结构。
7.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构包括衍射结构。
8.如权利要求4所述的装置，其中所述聚焦结构以f数值f/x为特征，其中x小于或等于5。
9.如权利要求8所述的装置，其中x小于或等于2。
10.如权利要求9所述的装置，其中x小于或等于1。
11.如权利要求3所述的装置，其中所述第二位于第二空间位置处，并且所述第一表观位置实质上等于所述第二空间位置。
12.如权利要求11所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
13.如权利要求3所述的装置，其中所述第二位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
第二电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二的第二表观位置。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第二表观位置在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置。
15.如权利要求14所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述第一位于第一空间位置处，并且所述装置还包括：
第一电磁转换结构，其可操作以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一空间位置不同的所述第一的第一表观位置。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述第二位于在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置的第二空间位置处。
18.如权利要求17所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
19.如权利要求16所述的装置，其中所述第二位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
第二电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二的第二表观位置。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述第二表观位置在所述第一表观位置处或实质上靠近所述第一表观位置。
21.如权利要求20所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述第一表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
22.如权利要求1所述的装置，其中所述第一位于第一空间位置处，所述第二位于第二空间位置处，并且所述装置还包括：
电磁转换结构，其可操作以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二空间位置不同的所述第二的表观位置。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述表观位置在所述第一空间位置处或实质上靠近所述第一空间位置。
24.如权利要求23所述的装置，还包括：
聚焦结构，其限定聚焦区，其中所述表观位置在所述聚焦区内或实质上靠近所述聚焦区。
25.一种方法，包括：
在第一频率处操作第一，所述第一具有包括第二的第一能视域；以及
在所述第一的操作期间，通过至少部分地遮掩所述第二以免受在所述第一频率处的电磁辐射，除去在所述第一频率处的、所述第二的电磁效应。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第二包括使在所述第一频率处的电磁辐射至少部分地在所述第二周围转向。
27.如权利要求25所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二，所述第二具有包括所述第一的第二能视域；以及
在所述第二的操作期间，通过至少部分地遮掩所述第一以免受在所述第二频率处的电磁辐射，除去在所述第二频率处的、所述第一的电磁效应。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述至少部分地遮掩所述第一包括使在所述第二频率处的电磁辐射至少部分地在所述第一周围转向。
29.如权利要求27所述的方法，还包括：
在所述第一的操作期间，通过在空间上转换在所述第一能视域内的在所述第一频率处的电磁辐射，提供与所述第一的第一实际位置不同的所述第一的第一表观位置。
30.如权利要求29所述的方法，其中在所述第一频率处的电磁辐射的所述在空间上转换包括在所述第一频率处的电磁辐射的折射。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述在所述第一频率处的电磁辐射的折射是在所述第一频率处的电磁辐射的实质上非反射的折射。
32.如权利要求29所述的方法，还包括：
在所述第二的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二的第二实际位置不同的所述第二的第二表观位置。
33.如权利要求32所述的方法，其中在所述第二频率处的电磁辐射的所述在空间上转换包括在所述第二频率处的电磁辐射的折射。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述在所述第二频率处的电磁辐射的折射是在所述第二频率处的电磁辐射的实质上非反射的折射。
35.如权利要求25所述的方法，还包括：
在所述第一的操作期间，通过在空间上转换在所述第一能视域内的在所述第一频率处的电磁辐射，提供与所述第一的第一实际位置不同的所述第一的第一表观位置。
36.如权利要求35所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二，所述第二具有第二能视域；以及
在所述第二的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二的第二实际位置不同的所述第二的第二表观位置。
37.如权利要求25所述的方法，还包括：
在不同于所述第一频率的第二频率处操作所述第二，所述第二具有第二能视域；以及
在所述第二的操作期间，通过在空间上转换在所述第二能视域内的在所述第二频率处的电磁辐射，提供与所述第二的实际位置不同的所述第二的表观位置。
38.一种装置，包括：
第一，其在第一频率处可操作并具有第一能视域；
第二，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作，所述第二至少部分地位于所述第一能视域内；以及
变换介质，其具有被选择以至少部分地遮掩所述第二以免受在所述第一频率处的电磁辐射的电磁特性。
39.如权利要求38所述的装置，其中所述第二具有包括所述第一的第二能视域，并且其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以至少部分地遮掩所述第一以免受在所述第二频率处的电磁辐射。
40.如权利要求39所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一的第一实际位置不同的所述第一的第一表观位置。
41.如权利要求40所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二的第二实际位置不同的所述第二的第二表观位置。
42.如权利要求38所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一的第一实际位置不同的所述第一的第一表观位置。
43.如权利要求42所述的装置，其中所述变换介质的所述电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二的第二实际位置不同的所述第二的第二表观位置。
44.如权利要求38所述的装置，其中所述变换光学介质的电磁特性还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二的实际位置不同的所述第二的表观位置。
45.一种装置，包括：
第一电磁换能器，其在第一频率处可操作；
第二电磁换能器，其在不同于所述第一频率的第二频率处可操作；以及
变换光学介质，其具有被选择以对于在所述第一频率处的电磁辐射提供与所述第一电磁换能器的第一实际位置不同的所述第一电磁换能器的第一表观位置以及还被选择以对于在所述第二频率处的电磁辐射提供与所述第二电磁换能器的第二实际位置不同的所述第二电磁换能器的第二表观位置的电磁特性。
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