[发明专利]一种叶片型太赫兹波宽带线极化器

说明书

本发明涉及一种叶片型太赫兹波宽带线极化器，由单元结构周期性排列而成，每个单元结构有四层，从下到上依次为基底(4)、金属反射层(3)、介质层(2)和超表面(1)。本发明利用叶片型超表面来实现三个连续的高效极化转换频段，高于现有极化器的两个连续高效极化转换频段，从而提出了拓宽频带的方法，并且在宽带中均能实现高的极化转化效率，同时可以缩放该结构的尺寸实现频段在太赫兹的任意移动。本发明所阐述的叶片型太赫兹波宽带线极化器，适用于通信、传感、雷达等领域。

技术领域

本发明涉及的是一种叶片型太赫兹波宽带线极化器。具体的是，利用叶片型超表面的长边渐变的性质得到在宽频带内均具有高的极化转化率的太赫兹极化器。

背景技术

太赫兹技术在无损检测、安全、通信、感应方面有着快速的发展和应用。该应用不仅需要高有效的太赫兹源和高度敏感性的检测器，而且需要像调制解调器、棱镜、波板、转换器和极化转化器这样的元件。在操纵太赫兹波方面缺乏有效的设备限制了太赫兹技术的发展。传统的方法是通过双折射率材料(例如液晶和石英)来改变极化状态。然而在太赫兹波段，自然存在的材料的双折射指数Δn是非常的小，并且天然材料的双折射指数几乎没有频散，这就导致对电磁波极化状态的控制通常是单频点的且厚度较厚，大大限制了其应用。

人工超材料的出现时，使得光学和太赫兹器件得到迅速发展。超材料由于高的各向异性在操纵极化状态方面具有很好的作用。然而现在的许多超材料结构仍然存在很复杂的制作工艺、窄的极化转化频率、高的损耗的问题。Lei Zhou等人利用工字形结构了各向异性的线性极化器(Lei Zhou,et all.Manipulating Electromagnetic WavePolarizations by Anisotropic Metamaterials[J],PRL 99,063908(2007).)，该极化器可以将线极化波转化成其它形式的电磁波，但是只能在单个频点处能转化成圆极化波或者线极化波。Mingde Feng等人利用在一个方向上的高阻抗表面来设计极化器(Mingde Feng，et all.Broadband polarization rotator based on multi-order plasmon resonancesand high impedance surfaces[J],J.Appl.Phys.114,074508(2013).)，该极化器在三个频点处由于多级等离子体共振的作用，其极化转化率接近于1，但是在频点之间则几乎只有0.56的极化转化率。以及在“一种基于手性人工电磁结构的双频圆极化器”的专利(专利号为201210347152)中，提出了能够将线极化波转化成圆极化波，但是在不同的方向上均只有两个频点能够起到圆极化作用。但是在本发明中，我们设计的极化器可以在宽频范围内均可以实现近似于1的极化转化率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的技术上的缺陷，提供一种叶片型太赫兹波宽带线极化器，从而解决了线极化器的极化转化波段窄、极化转化率不高的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明提供的叶片型太赫兹波宽带线极化器，其由单元结构周期性排列而成，每个单元结构有四层，从下到上依次为基底、金属反射层、介质层和超表面。

所述超表面由两个完全相同的叶片构成，叶片结构之间的距离完全相等，且该叶片与单元结构的边之间的夹角为45度，叶片的长轴尺寸为165k微米，短轴为57k微米，k的取值为0.1～1。

所述超表面由金、银等不容易氧化的金属中的一种制成，其厚度为0.05～0.5微米。

所述每个单元结构的横剖面为正方形，其边长为260k微米，k的取值为0.1～1。

所述介质层由容易匀胶的高分子材料制成，其厚度为48k微米，k的取值为0.1～1。

所述容易匀胶的高分子材料采用聚甲基丙烯酸甲酯、对苯二甲酸乙二酯中的一种。