[发明专利]一种基于V形光学天线超构表面的解复用器件及其工作方法

说明书

本发明涉及一种基于V形光学天线超构表面的解复用器件及其工作方法，包括基底及设置在基底上的周期性排列的若干个V形天线单元组，若干个V形天线单元组沿X轴依次排列，沿Y轴平行排列，每个V形天线单元组包括6个V形天线，相邻V形天线之间的相位差为π/3，实现0到2π的相位覆盖。本发明解复用器件可以实现针对特定波段多波长光的不同角度偏折。基于广义斯涅尔定律，在1450nm‑1650nm的工作波段中，通过对V形天线的臂长和夹角的调制，在界面处引入相位突变梯度，实现异常折射。通过入射光与界面处的微纳天线阵列相互作用，可以实现0‑2π范围内的线性极化转换透射相移的灵活调制，以及对不同波长光不同角度的色散。

技术领域

本发明涉及超构材料及集成光子器件技术领域，尤其涉及一种基于V形光学天线超构表面的解复用器件及其工作方法。

背景技术

超构材料(metamaterials)是指自然界中不存在的，具有天然材料所不具备的超常物理特性的人工复合结构或复合材料，一般具有例如完美吸收、负折射率等超常物理特性。

光学色散是光学中非常具有研究价值的一部分，其在光信息处理等方面具有重要作用。传统光学元器件对于光束波前的调制是通过光束经过元器件时产生的连续相位延迟的积累实现的，光学元器件尺寸通常较大，且天然材料的介电常量是受限的。

超构表面是一种基于亚波长微细结构制备的厚度小于波长的层状材料，它是一种结合了光学与纳米技术的新概念，可以通过亚波长的微细结构实现对电磁波偏振、振幅、相位、极化方式等多种特性的调控，与传统光学元器件相比，具有轻薄、易集成、低损耗等优势，在光学色散、等离子体传感、聚焦/成像器件等技术领域具有较高的应用潜力。

现有的解复用器件存在体积大、成本高、不易集成和难以规模化应用等问题，难以满足目前数据中心、互联网感知节点等大规模应用需求。

发明内容

针对现有技术不足，本发明从微纳天线的单元结构以及阵列形式的设计出发,提供了一种V形光学天线超构表面解复用器件，本发明超构表面由周期性排列的V形天线组成，实现了针对特定波段不同波长光束的角度色散。

本发明还提供了上述基于V形光学天线超构表面的解复用器件的工作方法。

本发明的技术方案为：

一种基于V形光学天线超构表面的解复用器件,包括基底及设置在所述基底上的周期性排列的若干个V形天线单元组，若干个V形天线单元组沿X轴依次排列，沿Y轴平行排列，X轴为解复用器件的较长边，Y轴为解复用器件的较长边的相邻边，每个V形天线单元组包括6个V形天线，相邻V形天线之间的相位差为π/3，实现0到2π的相位覆盖。本发明解复用器件可以实现针对特定波段多波长光的不同角度偏折。

基于广义斯涅尔定律，在1450nm-1650nm的工作波段中，通过对V形天线的臂长和夹角的调制，在界面处引入相位突变梯度，实现异常折射。通过入射光与界面处的微纳天线阵列相互作用，可以实现0-2π范围内的线性极化转换透射相移的灵活调制，以及对不同波长光不同角度的色散。

入射光电磁波经过V形天线后，通过与超构表面处的等离子体波相互作用可以实现对入射光振幅和相位的调制，通过调节V形天线臂长h和夹角α，可以使散射电磁波获得不同的相位响应，从而可以实现在0-2π范围内的取值。

根据本发明优选的，所述6个V形天线包括依次排列的V形天线1、V形天线2、V形天线3、V形天线4、V形天线5、V形天线6，V形天线1与V形天线4关于X轴对称，V形天线2与V形天线5关于X轴对称，V形天线3与V形天线6关于X轴对称。

根据本发明优选的，V形天线1的夹角为45°时，V形天线1的臂长为0.28—0.3um；V形天线2的夹角为90°时，V形天线2的臂长为0.26—0.28um；V形天线3的夹角为135°时，V形天线3的臂长为0.22—0.24um；每个V形天线包括两个连接的臂，两个臂之间形成夹角。