[發(fā)明專利]一種偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811568530.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN109473785B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琦;劉飛;傅濤;李海鷗;張法碧;陳永和;肖功利;孫堂友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q15/24
• 分類號(hào): H01Q15/24
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

本發(fā)明中的偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器能產(chǎn)生線寬較窄且峰值較高的透射峰，單層三孔縫超表面包括三個(gè)偶極子共振器，由巴比涅效應(yīng)，在前向傳播時(shí)，入射于下層超表面的第二矩形孔縫的電磁波為x線極化波，才會(huì)激發(fā)基于明暗兩種模式干涉的法諾共振，法諾共振具體上由偶極子的同相振蕩與失相振蕩的干涉引起，偶極子的振蕩經(jīng)中層超表面的旋轉(zhuǎn)孔縫的旋轉(zhuǎn)作用后，與上層超表面的第一矩形孔縫進(jìn)行互作用，從而產(chǎn)生沿y方向極化的線極化波，由此產(chǎn)生了非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象，這類非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象可以用于濾波器、極化開關(guān)、波分復(fù)用器中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁波極化轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

電磁超材料已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的一個(gè)很重要的研究方向。超材料的特點(diǎn)是通過(guò)調(diào)節(jié)周期結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其等效介電常數(shù)與磁導(dǎo)率的控制。電磁波的極化是空間中任意位置上的電磁波電場(chǎng)矢量隨時(shí)間和空間變化的方式。極化轉(zhuǎn)換是非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象的一種，其具有較高透射系數(shù)。極化轉(zhuǎn)換是超材料中的重要電磁特性，具有特殊結(jié)構(gòu)的超材料在入射極化波激勵(lì)下會(huì)引起偶極子之間的互作用，進(jìn)而引起極化轉(zhuǎn)換，但現(xiàn)有的極化轉(zhuǎn)換效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器，其工作頻帶較窄，可增強(qiáng)極化轉(zhuǎn)換的效率，可實(shí)現(xiàn)調(diào)諧、濾波、波分復(fù)用等功能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器，包括若干陣列分布的極化單元，每個(gè)所述極化單元包括由上至下設(shè)置的上層超表面、中層超表面及下層超表面，所述上層超表面上具有三個(gè)沿x方向分布的第一矩形孔縫，所述中層超表面的左下側(cè)與右上側(cè)具有對(duì)稱設(shè)置的旋轉(zhuǎn)孔縫，所述下層超表面具有三個(gè)沿y方向分布的第二矩形孔縫。

進(jìn)一步，所述極化單元還包括位于所述上層超表面及所述中層超表面之間的第一空氣層及位于所述中層超表面與所述下層超表面之間的第二空氣層。

進(jìn)一步，三個(gè)所述第一矩形孔縫沿x方向的縫長(zhǎng)與三個(gè)所述第二矩形孔縫沿y方向的縫長(zhǎng)相等，三個(gè)所述第一矩形孔縫沿y方向的縫寬與三個(gè)所述第二矩形孔縫沿x方向的縫寬相等。

進(jìn)一步，相鄰所述第一矩形孔縫之間的間隔尺寸與相鄰所述第二矩形孔縫之間的間隔尺寸相等。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)孔縫為L(zhǎng)型孔縫或圓心角為一設(shè)定度數(shù)的圓環(huán)形孔縫。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)孔縫的縫寬與所述第一矩形孔縫的縫寬及所述第二矩形孔縫的縫寬均相等。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)孔縫為L(zhǎng)型孔縫時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)孔縫的單側(cè)縫長(zhǎng)與所述第一矩形孔縫的縫長(zhǎng)之比m的取值范圍為0.51≤m≤0.54。

進(jìn)一步，所述上層超表面、中層超表面及下層超表面的材料包括金、銀及銅中的一種或多種。

進(jìn)一步，所述上層超表面、中層超表面及下層超表面的形狀包括正六邊形、正方形、三角形或矩形中的任一種。

在本發(fā)明提供的偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器能產(chǎn)生線寬較窄且峰值較高的透射峰，單層三孔縫超表面包括三個(gè)偶極子共振器，由巴比涅效應(yīng)，在前向傳播時(shí)，入射于下層超表面的第二矩形孔縫的電磁波為x線極化波，才會(huì)激發(fā)基于明暗兩種模式干涉的法諾共振，法諾共振具體上由偶極子的同相振蕩與失相振蕩的干涉引起，偶極子的振蕩經(jīng)中層超表面的旋轉(zhuǎn)孔縫的旋轉(zhuǎn)作用后，與上層超表面的第一矩形孔縫進(jìn)行互作用，從而產(chǎn)生沿y方向極化的線極化波，由此產(chǎn)生了非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象，這類非對(duì)稱傳輸現(xiàn)象可以用于濾波器、極化開關(guān)、波分復(fù)用器中。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器的極化單元的示意圖；

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例提供的偶極子共振超表面窄帶極化轉(zhuǎn)換器的上層超表面的示意圖；