[發(fā)明專利]任意極化透射SPP產(chǎn)生器設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710602798.0
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107394317B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡通;王光明;林必成;梁建剛;李海鵬;莊亞強;高向軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H01P1/16
• 分類號: H01P1/16;H01P11/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

1.任意極化透射SPP產(chǎn)生器的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法包括：

設(shè)計具有二維梯度超表面的二維梯度板，所述二維梯度板能將TM和TE極化波和/或平面波轉(zhuǎn)化為表面波，具體的：設(shè)置中心工作頻率f₀＝9.6GHz，二維梯度超表面所需的透射相位滿足：其中，ξ₁和ξ₂為設(shè)定的相位梯度，C₁和C₂為設(shè)定的初始相位，表示TM電磁波激勵下，x方向的相位，表示TE電磁波激勵下，x方向的相位，這里為了保證TM和TE SPP的傳輸?shù)牟ㄊ敢恢滦裕O(shè)置ξ₁＝ξ₂，同時為了確保合成SPP的任意極化特性，設(shè)置C₁-C₂＝90°，即相位相差90°；設(shè)計滿足需求的透射基本單元，所述二維梯度超表面的每個超單元由5個基本單元構(gòu)成，每個基本單元在x和y方向均實現(xiàn)高效透射，且相位相差90°，相鄰單元間相位相差為72°；

設(shè)計同時支持TM SPP和TE SPP傳輸?shù)母飨虍愋员菊靼澹龈飨虍愋员菊靼逵筛飨虍愋缘慕饘儋N片、金屬面、中間介質(zhì)組成，所述各向異性本征板的磁導(dǎo)率μ參數(shù)為正時可以支持TM SPP的傳輸，而磁導(dǎo)率為負時可以支持TE SPP的傳輸，TM SPP僅能感受到y(tǒng)方向的磁導(dǎo)率μ_yy分量，而TE SPP僅對x方向的磁導(dǎo)率μ_xx分量比較敏感，最終優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)為各向異性本征板單元的周期為p＝6mm，金屬貼片的寬a＝1.5mm,金屬貼片的長b＝5.2mm；優(yōu)化所述二維梯度板與所述本征板之間的距離，使所述極化波和/或平面波轉(zhuǎn)化為SPP信號最佳，并組裝成所需的極化透射SPP產(chǎn)生器；

通過改變所述SPP產(chǎn)生器的入射波的極化角度，可以改變SPP信號的屬性，進而產(chǎn)生任意SPP信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意極化透射SPP產(chǎn)生器的設(shè)計方法，其特征在于，通過改變所述SPP產(chǎn)生器的入射波的極化角度，可以改變SPP信號的屬性，進而產(chǎn)生任意SPP信號，包括：

垂直入射一束TM信號到二維梯度板，平面?zhèn)鬏敳ū晦D(zhuǎn)化為TM SPP信號；采用TE極化波入射時，在本征板上產(chǎn)生TE SPP信號；采用30°極化波入射時，產(chǎn)生沿界面?zhèn)鬏數(shù)腟PP信號表現(xiàn)為橫軸為x軸的橢圓極化信號；當極化角度為45°時，SPP信號表現(xiàn)為圓極化特性；采用極化角度為60°時，SPP信號表現(xiàn)為橫軸為y軸的橢圓極化信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意極化透射SPP產(chǎn)生器的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)計方法還包括：

采用FDTD仿真以及實驗測試的方法驗證任意極化透射SPP產(chǎn)生器的性能，計算轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)化效率可以表征為η＝1-R-A，其中R為反射，A為吸收，其中R通過SPP產(chǎn)生器在工作頻率處的散射場與等大金屬板的能量散射對比來獲得，A通過仿真計算獲得，這里取A＝2％，由此可以計算出TM SPP和TE SPP的轉(zhuǎn)換效率分別為η_TMSPP＝83％和η_TESPP＝81％。