[实用新型]一种光控有源频率选择表面

说明书

本实用新型公开了一种光控有源频率选择表面，包括介质基底和设置在介质基底上侧的若干个呈矩形周期排布的金属单元；金属单元包含缝隙型耶路撒冷十字金属贴片和一个正方形薄硅片；正方形薄硅片被导电银浆焊接在缝隙型耶路撒冷十字金属贴片的十字交叉处，且正方形薄硅片的中心和缝隙型耶路撒冷十字金属贴片的中心重合。所有正方形薄硅片均由独立的激光器和光纤束馈光。本实用新型使用光控技术实现频率选择表面的有源控制功能，摈除了频率选择表面受PIN管、变容二极管等有源集总器件的限制，可以更好的操控电磁波，在电磁屏蔽和通信系统中的多功能设备等方面都有重要的应用前景。

技术领域

本实用新型属于电磁超材料技术领域，具体涉及光控有源频率选择表面。

背景技术

频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS）是一种人工电磁材料，由按一定规律周期排布的金属贴片或缝隙组成，是一种空间电磁波滤波器，通过合适的设计，能够传输需要的电磁波且反射不需要的电磁波。

传统的无源FSS属于被动器件，加工之后其电磁性能就基本固定了，无法主动改变自身以适应外部环境的变化，从而丧失了原有功能。因此，有源频率选择表面（ActiveFrequency Selective Surface, AFSS）就应运而出，其通过加载有源器件（如PIN管、变容二极管等）来实现可重构的电磁特性，极大的拓展了FSS的发展空间。由于这些电控器件都需要外加偏置电压，因此通常需要在AFSS阵列内添加馈电线路。然而，额外的馈线具有以下几点严重的问题：1）极大地影响AFSS的电磁特性，如频率偏移、插入损耗增加、工作带宽减小等；2）馈线的设计十分复杂，且只有部分FSS基本结构可以设计馈线，其他结构无法通过这种方法设计成AFSS；3）有源器件的截止频率限制了AFSS工作频率的提高。可见电控AFSS受到许多限制，因此有必要研究非电控的方法以解决AFSS的馈线问题。

光控技术是一个解决AFSS馈线问题的方向，此技术已在光控天线中获得应用。目前只有极少光控AFSS（Optically Controlled AFSS, OCAFSS）见诸报道，而且文献均只报道了仿真情况，并没有给出实物，且将半导体材料（如硅、砷化镓等）作为介质衬底，若要实际加工，由于半导体晶圆很难超过14英寸，所以这种光控AFSS方法很难实现。因此，有必要研究可实现的光控AFSS技术，为电磁隐身、电磁兼容和可重构器件设计提供重要的技术支持，这具有重要的军事和民用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种光控有源频率选择表面，且首次实现了光控AFSS实物，解决了现有电控AFSS的馈线问题，在AFSS发展上潜力很大。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种光控有源频率选择表面，包括介质基底和设置在介质基底上侧的金属周期阵列；

所述金属周期阵列包括若干个呈矩形周期排布的金属单元；

所述金属单元包含一个缝隙型耶路撒冷十字金属贴片和一个正方形薄硅片；

所述缝隙型耶路撒冷十字金属贴片为包含一个正十字缝隙和四个条状缝隙的正方形贴片；

所述四个条状缝隙的中点分别和所述正十字缝隙的四个末端垂直相连；

所述正方形薄硅片被导电银浆焊接在所述正十字缝隙的十字交叉处，且正方形薄硅片的中心和所述正十字缝隙的中心重合。

作为本实用新型一种光控有源频率选择表面进一步的优化方案，所述介质基底采用F4B聚四氟乙烯高频微波板，厚度为1 mm。

本实用新型还公开了一种基于该光控有源频率选择表面的馈光方法，包含以下步骤：