[实用新型]基于二元超构表面的不对称电磁波分离器

说明书

本实用新型揭示了一种基于二元超构表面的不对称电磁波分离器，所述分离器包括相对设置的第一超构光栅和第二超构光栅，第一超构光栅和第二超构光栅之间具有气隙，第一超构光栅包括若干交替设置的第一结构单元和第二结构单元，第二超构光栅包括若干交替设置的第三结构单元和第四结构单元，第一结构单元和第二结构单元的高度h和宽度a₁均相等，相位差为π，第三结构单元和第四结构单元的高度h和宽度a₂均相等，相位差为π，且第一超构光栅的周期长度p₁与第二超构光栅的周期长度p₂满足p₂＝2p₁。本实用新型具有很好的不对称电磁波分裂的效果，并且分离器构简单易于制备，通过调节周期可以控制光束的分裂角，通过改变空气间隙的大小调节不对称传输的效率。

技术领域

本实用新型属于电磁波传播技术领域，具体涉及一种基于二元超构表面的不对称电磁波分离器。

背景技术

自由并且高效的控制电磁波的传输是研究者们一直关注的问题，超构材料的出现为实现这一目的提供了新的思路以及材料基础。逐渐具有超薄结构以及优异的电磁波调控性能的二维人工渐变微纳结构(超构表面)引起了大家的广泛关注。光学超构表面已被用于实现众多应用，包括光学隐身、全息成像、相干完美吸收体和光子自旋霍尔效应等。但是超薄超构表面由于其自身结构的特性具有一定的局限性，于是一种带有覆盖2π突变相位的非超薄渐变超构表面(即超构光栅)被提出。通过设计合理的超构光栅抑制某个级次的衍射可以实现完美的波前控制、完美的异常透反射等等。

非对称电磁传输作为最重要的应用之一，能够实现单向波传播，已经得到了广泛的探索。但是依旧存在整体结构复杂，制备难度大和转换效率比较低等等。为了获得平滑的波前，需要超构表面提供覆盖其跨度的局部和连续相移，这通常是离散化的，并由大量单位单元实现，以实现高分辨率。因此，这些用于非对称传输的光学超表面通常由多个单元组成，这不仅增加了设计的复杂性，而且由于多重反射效应，超构表面中更多的单元可以带来更多的吸收，这可能会降低非对称传输的性能。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于二元超构表面的不对称电磁波分离器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于二元超构表面的不对称电磁波分离器。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种基于二元超构表面的不对称电磁波分离器，所述分离器包括相对设置的第一超构光栅和第二超构光栅，第一超构光栅和第二超构光栅之间具有气隙，第一超构光栅包括若干交替设置的第一结构单元和第二结构单元，第一结构单元包括金属基体及填充于金属基体内的第一介质材料，第二结构单元包括金属基体及填充于金属基体内的第二介质材料，第二超构光栅包括若干交替设置的第三结构单元和第四结构单元，第三结构单元包括两组第一结构单元，第四结构单元包括两组第二结构单元，第一结构单元和第二结构单元的高度h和宽度a₁均相等，相位差为π，第三结构单元和第四结构单元的高度h和宽度a₂均相等，相位差为π，且第一超构光栅的周期长度p₁与第二超构光栅的周期长度p₂满足p₂＝2p₁。

一实施例中，所述分离器满足：

p₁＝2a₁＜λ，p₂＝2a₂＞λ，θ_s＝arcsin(λ/p₂)；

其中，λ为入射电磁波的波长，θ_s为电磁波的分裂角。

一实施例中，所述第一介质材料和第二介质材料为不同的材料，第一介质材料和第二介质材料的填充厚度均为h。