[实用新型]一种新型多功能人工表面等离激元结构

说明书

本实用新型公开了一种新型多功能人工表面等离激元结构，包括金属结构层、介质基板层和介质覆盖层，介质基板层和介质覆盖层分别对称设置于金属结构层的上表面和下表面，金属结构层为“T”型结构。本实用新型能够解决目前透射波与反射波难以独立调控并集成多重功能，而且调控范围有限的技术问题。本实用新型的金属结构层的两端采用了椭圆式渐变处理，能够匹配自由空间波矢，该结构在不同频率的电磁波照射下可产生人工表面等离激元的激发和截止状态，在激发和截止状态下通过调节金属线结构两端的结构参数，能够调整实现在不同频段对于透射电磁波和反射电磁波相位的独立调控，且相位调控范围覆盖0‑360度，调控方式简便，易于组阵实现不同功能。

技术领域

本发明属于新型人工电磁材料技术领域，具体涉及一种新型多功能人工表面等离激元结构。

背景技术

电磁集成为现代物理和材料科学开辟了一条非同寻常的道路，由于其优越的数据存储能力和信息处理能力，被认为是避免信息阻塞的解决方案。然而，现有的利用策略存在着效率低和功能有限的缺点。此外，包括振幅和相位在内的电磁特性很难在适当的范围内以理想的方式进行调整，从而妨碍了在实际中的进一步应用。

超材料技术为这一学术和工程问题提供了新的途径。超材料由深亚波长尺度的周期性排列的超原子组成，显示出强大的电磁波调控能力。在超材料的帮助下，各种前所未有的现象得以实现，包括反常反射/折射、涡旋光产生、隐形斗篷、完美吸收体、偏振器等。特别是多功能集成的研究也正诉诸于这种有前景的人工材料。在有源方面，新兴的可重编程超材料由于通过现场可编程门阵列实现灵活的功能转移而受到广泛关注。这种亚表面在可调谐系统中具有巨大的应用潜力，特别是在微波通信设备中。但对于具有高度操作自由度的可调谐微波元器件，反射型和反馈网络的设计仍然是一项不可避免的挑战。此外，与被动阵列相比，可调谐超表面需要额外加载有源元件或相变材料。另一方面，被动阵列的方法也蓬勃发展起来。通过应用双层结构，基于Pancharatnam-Berry相位/共振相位的方案得到了广泛讨论，以此可以在不同的频带中获得不同的功能。用十字形或准十字形单元在两个正交方向上调控线极化波的方法也可以实现双功能效应。对于圆极化波，自旋相关超材料被设计为左旋圆极化波和右旋圆极化波的逆相位剖面(例如凸透镜和凹透镜)。此外，还对圆二色性差分吸收进行了初步探索。最近，全空间电磁操纵引起了人们极大的关注。实现全空间波控制的单层超表面提供了一种厚度可忽略不计的极好方法。但需要适当分配反射和透射能量。此外，层叠超表面的设计方法因其高效性和灵活性而受到广泛讨论。通过这种方式，可以在反射和透射领域中通过偏振/自旋态相关方式集成多个功能。尽管已经探索了实现全空间电磁操纵的方法，但目前透射波与反射波难以独立调控并集成多重功能，而且调控范围有限，所以仍然迫切需要更具灵活性的设计方法来推动这一具有挑战性的问题发展，以适应现代通信系统日益增长的需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型多功能人工表面等离激元结构，旨在解决目前透射波与反射波难以独立调控并集成多重功能，而且调控范围有限的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型多功能人工表面等离激元结构，包括金属结构层、介质基板层和介质覆盖层，介质基板层和介质覆盖层分别对称设置于金属结构层的上表面和下表面，金属结构层为“T”型结构。

优选的，所述金属结构层的两端分别为椭圆渐变型结构。

优选的，所述金属结构层的金属线宽度a＝0.22mm，金属线间距d＝0.22mm，所述金属结构层的短臂端的长度r1＝10.00mm，金属结构层的长臂端的长度r2＝16.00mm，金属线最大长度w2＝6.80mm。

优选的，所述介质基板层和介质覆盖层的厚度均为0.50mm，相对介电常数为2.65，介电损耗角为0.001。

优选的，所述金属结构层的材质为金属。

优选的，所述金属结构层的材质为金属铜，金属结构层的电导率为5.8×107S/m。