[发明专利]基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器

说明书

基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器，涉及交叉极化转变器。由3层光学材料组成，依次为一维金属光栅、印刷电路板和金属膜。所述方法包括如下步骤：(1)入射波：频率在8.7～13.2GHz范围内的线极化波，正入射或斜入射到金属光栅上。(2)反射波：从交叉极化转变器的反射的波既是所需的反射极化波。基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器的各向异性反射在较高的入射角下也能产生，并且可以通过改变几何尺寸进行调整。此外，所提出的交叉极化转变器在微波仪器，波前处理和偏振分量等许多潜在应用中具有带宽较宽、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及交叉极化转变器，尤其是涉及基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器。

背景技术

交叉极化转变器，即改变入射波的极化方向。控制从微波到可见光频率的极化状态的各种物理机制包括波片，双色晶体，布鲁斯特效应，法拉第材料和各向异性材料的双折射等。传统的极化控制材料的一些问题，如结构体积大，带宽窄，材料选择有限，价格昂贵等，而人工电磁微结构材料可以通过结构设计使之实现自然材料所不具备的物理性质，为交叉极化转变器件的设计提供了一个崭新的方向。一种各向异性反射型电磁超表面([1]齐美清.超材料透镜和超表面对电磁波的调控及应用[D].东南大学，2016)结构的宽带交叉极化转变器及其工作原理，交叉极化转变器在微波仪器，波前处理和偏振分量中有很多潜在应用。目前，人工电磁微结构的交叉极化转变器主要有：

一种基于反射超材料的微波交叉极化转变器([2]Hao J,Yuan Y,Ran L,etal.Manipulating electromagnetic wave polarizations by anisotropicmetamaterials[J].Physical Review Letters,2007,99(6):063908.)，采用双层结构，其原理是所设计的超材料的各向异性反射，不同极化方向的电磁波经结构反射后相位变化不一样。

一种基于透明超材料的交叉极化转变器，其原理是所设计的超材料是透明的，且介电常数是各向异性的，不同极化方向的电磁波通过结构后相位变化不一样。

然而这些极化转变器，对入射角度要求很高，结构复杂，对制造技术要求高，而且工作频带太窄。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有极化转变器的不足之处，提供一种能在大的入射角范围内工作的且基于各向异性反射型电磁超表面结构的极化转变器，并详述了该各向异性反射型电磁超表面结构的极化转变器工作原理的基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器。

本发明的另一目的在于提供基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器的工作方法。

本发明由3层光学材料组成，依次为一维金属光栅、印刷电路板和金属膜。

所述一维金属光栅为金属铜，其宽度为2.0mm，周期为10mm，厚度为0.035mm。

所述印刷电路板为采用介电材料制备的平整均匀薄膜，其厚度为4.0mm。

所述金属膜为金属薄膜，厚度为0.035mm，金属膜为铜。

本发明基于各向异性反射型电磁超表面的宽带交叉极化转变器的工作方法，其所述方法包括如下步骤：

(1)入射波：频率在8.7～13.2GHz范围内的线极化波，正入射或斜入射到金属光栅上。

(2)反射波：从交叉极化转变器的反射的波既是所需的反射极化波。