[发明专利]用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面

权利要求书

1.一种用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，该石墨烯超表面由N*N个数量单位的石墨烯反射单元排列组成，每一个石墨烯反射单元是由三层结构组成长方体结构，每一个石墨烯反射单元包括最上层的石墨烯贴片、中间层的石英介质板以及底层的金属地板；

所述石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的中心点位置，且石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度为θ，所述金属地板设置在石英介质板的下表面，所述石墨烯贴片的中心点与石英介质板的中心点重合，其中，所述旋转角度θ为-90°～90°范围内任意角度；

每一个石墨烯单元的石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度θ由所述石墨烯超表面各个位置处的反射相位分布来确定，所述石墨烯超表面各个位置处的反射相位分布通过下式进行计算：

Φ(x,y)＝Φ₀(x,y)-k₀xsinθ'，其中θ＝Φ(x,y)/2

其中上两式中的Φ(x,y)为石墨烯反射单元的反射相位，k₀为自由空间中的波数，Φ(x,y)为石墨烯反射单元的初始相位，θ′为电磁波在二维方向上的投影与X轴的夹角，x和y分别为每一石墨烯反射单元的位置坐标中的横坐标、纵坐标，θ为每个石墨烯贴片在石墨烯单元上的旋转角度。

2.如权利要求1所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯贴片为矩形，所述石英介质板和金属地板均为一种上下表面均为正方形的长方体结构。

3.如权利要求2所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯反射单元的实际尺寸参数如下：所述石墨烯贴片的长度为13.39um、宽度为3.2um；所述石英介质板的边长为14um、厚度为26um；所述金属地板的边长为14um、厚度为1um。

4.如权利要求1所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯超表面的工作频率为1.36～1.62THz频段的太赫兹频段。

5.如权利要求4所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯贴片在小于10THz频率的低太赫兹频段内工作时，在低太赫兹频段内的电导率由带内电导率σ_intra决定，并由下式计算：

在上式中，j为虚数单位，e为单位电荷，k_B为波尔兹曼常数，是约化普朗克常数，T是室温，Γ是石墨烯散射率，τ是弛豫时间，ω是角频率，μ_c为化学势。

6.如权利要求5所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，其中T为300K、化学势μ_c＝0.64eV、弛豫时间τ＝14.6ps、石墨烯贴片的散射率为Γ＝1/(2τ)。

7.如权利要求1至6任一项所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，所述石墨烯超表面由51*51个数量单位的石墨烯反射单元排列组成，该石墨烯超表面的表面大小为714um*714um。

8.如权利要求7所述的用于二维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，每一个石墨烯反射单元之间相互无缝隙排列构成长方体结构的石墨烯超表面。