[發(fā)明專利]用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810119103.8
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110120593A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晨;鄧力;李書芳;張貫京;葛新科;張紅治
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市景程信息科技有限公司
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q15/14
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1.一種用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，該石墨烯超表面由N*N個(gè)數(shù)量單位的石墨烯反射單元排列組成，每一個(gè)石墨烯反射單元是由三層結(jié)構(gòu)組成長方體結(jié)構(gòu)，每一個(gè)石墨烯反射單元包括最上層的石墨烯貼片、中間層的石英介質(zhì)板以及底層的金屬地板；

所述石墨烯貼片設(shè)置在石英介質(zhì)板上表面的中心點(diǎn)位置，且石墨烯貼片設(shè)置在石英介質(zhì)板上表面的旋轉(zhuǎn)角度為θ，所述金屬地板設(shè)置在石英介質(zhì)板的下表面，所述石墨烯貼片的中心點(diǎn)與石英介質(zhì)板的中心點(diǎn)重合，其中，所述旋轉(zhuǎn)角度θ為-90°～90°范圍內(nèi)任意角度；

每一個(gè)石墨烯單元的石墨烯貼片設(shè)置在石英介質(zhì)板上表面的旋轉(zhuǎn)角度θ由所述石墨烯超表面各個(gè)位置處的反射相位分布來確定，所述石墨烯超表面各個(gè)位置處的反射相位分布通過下式進(jìn)行計(jì)算：

Φ(x,y)＝Φ₀(x,y)-k₀xsinθ'，其中θ＝Φ(x,y)/2

其中上兩式中的Φ(x,y)為石墨烯反射單元的反射相位，k₀為自由空間中的波數(shù)，Φ(x,y)為石墨烯反射單元的初始相位，θ′為電磁波在二維方向上的投影與X軸的夾角，x和y分別為每一石墨烯反射單元的位置坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)，θ為每個(gè)石墨烯貼片在石墨烯單元上的旋轉(zhuǎn)角度。

2.如權(quán)利要求1所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯貼片為矩形，所述石英介質(zhì)板和金屬地板均為一種上下表面均為正方形的長方體結(jié)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求2所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯反射單元的實(shí)際尺寸參數(shù)如下：所述石墨烯貼片的長度為13.39um、寬度為3.2um；所述石英介質(zhì)板的邊長為14um、厚度為26um；所述金屬地板的邊長為14um、厚度為1um。

4.如權(quán)利要求1所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯超表面的工作頻率為1.36～1.62THz頻段的太赫茲頻段。

5.如權(quán)利要求4所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯貼片在小于10THz頻率的低太赫茲頻段內(nèi)工作時(shí)，在低太赫茲頻段內(nèi)的電導(dǎo)率由帶內(nèi)電導(dǎo)率σ_intra決定，并由下式計(jì)算：

在上式中，j為虛數(shù)單位，e為單位電荷，k_B為波爾茲曼常數(shù)，是約化普朗克常數(shù)，T是室溫，Γ是石墨烯散射率，τ是弛豫時(shí)間，ω是角頻率，μ_c為化學(xué)勢。

6.如權(quán)利要求5所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，其中T為300K、化學(xué)勢μ_c＝0.64eV、弛豫時(shí)間τ＝14.6ps、石墨烯貼片的散射率為Γ＝1/(2τ)。

7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯超表面由51*51個(gè)數(shù)量單位的石墨烯反射單元排列組成，該石墨烯超表面的表面大小為714um*714um。

8.如權(quán)利要求7所述的用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，其特征在于，每一個(gè)石墨烯反射單元之間相互無縫隙排列構(gòu)成長方體結(jié)構(gòu)的石墨烯超表面。