[發(fā)明專利]用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面在審
| 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）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 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 518057 廣東省深圳市南山*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 石墨烯 石英介質(zhì)板 貼片 二維方向 角動量 上表面 自旋 偏轉(zhuǎn) 反射單元 金屬地板 中心點位置 中心點重合 偏轉(zhuǎn)方向 數(shù)量單位 相位分布 電磁波 位置處 下表面 中間層 中心點 最上層 反射 | ||
本發(fā)明公開一種用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，該石墨烯超表面由N*N個數(shù)量單位的石墨烯反射單元排列組成，每一個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；石墨烯貼片設(shè)置在石英介質(zhì)板上表面的中心點位置，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，金屬地板設(shè)置在石英介質(zhì)板的下表面，石墨烯貼片的中心點與石英介質(zhì)板的中心點重合，其中θ為?90°～90°范圍內(nèi)任意角度；每一個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由石墨烯超表面各個位置處的反射相位分布來確定。本發(fā)明所述石墨烯超表面能夠?qū)﹄姶挪ㄔ诙S方向上的自旋角動量和偏轉(zhuǎn)方向進行控制。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微波通信的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面。
背景技術(shù)
自旋角動量(SAM)是一個表征電磁波的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的動量，它與電磁波的極化狀態(tài)有關(guān)。電磁波的極化狀態(tài)不同，可以用來攜帶不同的信息，也可以用于波束分裂器進行波束分離等，因此如何有效操控電磁波的SAM也被越來越多學者關(guān)注。為了有效地控制SAM，反射界面的補償階段的精確操作是必不可少的，但是現(xiàn)有的在太赫茲(THz)頻段用來控制SAM的器件，大多使用的金材料，這種材料造價較高，而用普通金屬單元制備的話，由于金屬在高頻頻段的趨膚效應，電流集中在金屬單元表面，造成電流分布不平均引起整體阻抗增加，產(chǎn)生較大損耗。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，可以對電磁波在二維方向上的自旋角動量和偏轉(zhuǎn)方向進行控制，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬超表面因電流分布不平均造成單元阻抗增加而使整個金屬超表面損耗高的技術(shù)問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于二維方向上自旋角動量偏轉(zhuǎn)的石墨烯超表面，該石墨烯超表面由N*N個數(shù)量單位的石墨烯反射單元排列組成，每一個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與石英介質(zhì)板的中心點重合，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位置處的反射相位分布來確定，所述石墨烯超表面各個位置處的反射相位分布通過下式進行計算：
Φ(x,y)＝Φ0(x,y)-k0xsinθ'
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中的橫坐標、縱坐標，θ為每個石墨烯貼片在石墨烯單元上的旋轉(zhuǎn)角度。
優(yōu)選的，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)。
優(yōu)選的，所述石墨烯反射單元的尺寸參數(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。
優(yōu)選的，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。
優(yōu)選的，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，在低太赫茲頻段內(nèi)的電導率由帶內(nèi)電導率σintra決定，并由下式計算：
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