[發(fā)明專利]太赫茲波束掃描-極化復合調控器件及天線

有效

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113363727B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 肖詩逸;周桃磊;蔡曉東;周磊
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 秦溪

1.一種太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，包括兩層級聯的超表面，每層所述超表面均由多個超周期按照周期性排列構成；

每個所述超周期均由十個人工原子一字排列構成；每個所述人工原子均由頂部硅柱、硅襯底和底部硅柱依次無縫層疊構成；所述頂部硅柱的截面形狀和所述硅襯底的形狀均為正方形，所述底部硅柱的截面形狀為長方形；

所述兩層級聯的超表面互相平行設置，且所述兩層級聯的超表面中的一層超表面的底部硅柱與另一層超表面的頂部硅柱相靠近；

所述兩層級聯的超表面的相遠離的兩個表面分別固定一旋轉機構，所述旋轉機構帶動對應的超表面旋轉，且所述兩層級聯的超表面的旋轉軸線重合；

所述人工原子在正交極化下的第i層超表面的相位差ΔΦⁱ(r,t)＝-π/2，r表示超表面上的位置，t表示時間，且第i層超表面的平均相位依次線性相加π/5。

2.根據權利要求1所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，所述旋轉機構為金屬轉臺，所述超表面貼附于所述金屬轉臺。

3.根據權利要求1或2所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，所述兩層級聯的超表面之間的距離為h₄，200μm≤h₄≤1000μm。

4.根據權利要求3所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，h₄＝600μm。

5.根據權利要求3所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，在極化波和極化波的正入射下,固定所述硅襯底的邊長P和厚度h₂以及所述底部硅柱的一截面邊長ω_y，利用時域有限差分法模擬所述人工原子的第i層超表面隨所述底部硅柱的另一截面邊長ω_x和高度h₃變化的相位差ΔΦⁱ和透射系數幅值根據模擬得到的相圖確定具有高透射性能及預期相位差的底部硅柱的截面邊長ω_x和高度h₃，其中，和表示局域坐標系中的單位矢量，極化波是極化方向沿著u軸的電磁波，極化波是極化方向沿著v軸的電磁波。

6.根據權利要求5所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，在極化波和極化波的正入射下,固定ΔΦⁱ＝-π/2對應的底部硅柱的截面邊長ω_x和高度h₃，利用時域有限差分法模擬計算所述人工原子的第i層超表面隨所述頂部硅柱的截面邊長l和高度h₁變化的平均相位和透射系數幅值根據模擬得到的相圖確定具有預期的平均相位的頂部硅柱的截面邊長l和高度h₁。

7.根據權利要求1、2、4至6任一項所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件，其特征在于，所述兩層級聯的超表面的旋轉速度分別為ω₁＝-π/(2T)，ω₂＝3π/(4T)，T表示周期。

8.一種應用如權利要求1至7任一項所述的太赫茲波束掃描-極化復合調控器件的波束掃描-極化天線。