[发明专利]一种动态极化调控器及其使用方法

说明书

本发明涉及一种动态极化调控器，属于极化调控技术领域，解决了现有技术无法通过一个调控器实现线极化电磁波偏振方向不变或进行交叉极化转换两个功能的问题。该动态极化调控器包括m×n个周期性排列的原胞；其中，m表示行数，n表示列数，m,n≥2。每个原胞进一步包括：金属谐振单元，用于通电后，使通过其传输的电磁波发生耦合，获得偏振方向不发生变化的线极化波或偏振方向发生交叉极化转换的线极化波；介质单元，设置于金属谐振单元的各层金属层之间，用于为金属谐振单元提供支撑，并改变金属谐振结构的电磁极化能力；调控单元，用于控制金属谐振单元通电，以及通电方向。本发明能够进行宽频带、高效率的电磁波调控，结构简单，易于制作，成本低廉。

技术领域

本发明涉及极化调控技术领域，尤其涉及一种动态极化调控器及其使用方法。

背景技术

极化是电磁波的一个重要的特征，在通信、导航、制导和雷达等高科技领域具有广泛的应用。传统的电磁波极化调控方法包括光栅调控、二色晶体调控以及基于双折射效应的调控。但是，上述调控方法对应的调控装置通常结构复杂、较大且较厚。

超表面结构由于设计灵活、结构简单、集成度高，目前已成为了调控电磁波极化特性的一种理想材料。对其电磁结构基本单元进行设计可以实现对电磁波的极化调控，由于其结构是固定的，功能和性能也固定不变，只能实现电磁波的一种极化方式，而这对于电磁波在非对称传输器件上的应用具有很大的限制。

为实现电磁波的动态调控，现有技术采用热开关来控制电磁波的极化，以实现太赫兹多频段的线极化到圆极化转换，但其转换效率较低和频率调谐范围较窄。为对超表面结构进行动态调控，现有技术在结构单元中加入半导体材料，或采用固态等离子体通过外加激励例(如电或光)构造基于固态等离子体的极化转换器。但上述方案仍无法通过一个调控器实现线极化电磁波偏振方向不变或进行交叉极化转换两个功能。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种动态极化调控器及其使用方法，用以解决现有技术无法通过一个调控器实现线极化电磁波偏振方向不变或进行交叉极化转换两个功能的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种动态极化调控器，包括m×n个周期性排列的原胞；其中，m表示行数，n表示列数，m,n≥2，每个原胞进一步包括：

金属谐振单元，由多层各向异性结构的金属层组成，用于通电后，使通过其传输的电磁波发生耦合，获得偏振方向不发生变化的线极化波或偏振方向发生交叉极化转换的线极化波；

介质单元，设置于金属谐振单元的各层金属层之间，用于为金属谐振单元提供支撑，并改变金属谐振结构的电磁极化能力；

调控单元，用于控制金属谐振单元通电，以及通电方向。

上述技术方案的有益效果如下：金属谐振单元的每一金属层都是各向异性结构的金属层，通过各向异性结构的旋转，实现了极化的偏转。通电用于对金属谐振单元的调控部分(可以是通电金属层)进行调控，使主轴发生旋转。相比现有技术，上述技术方案实现了通过一个动态极化调控器实现线极化电磁波偏振方向不变或进行交叉极化转换两个功能，具有突出的技术优势。

基于上述方法的进一步改进，所述金属谐振单元包括3～5层金属层；其中，

选择至少一层金属层作为调控层，该金属层采用金属镂空环孔结构，调控单元对称设置于环孔中，连接内、外金属；相对设置的一对调控单元的连线相当于该金属层的双开口劈裂连线；

其他金属层采用双开口劈裂环结构；

从底层金属层到顶层金属层，双开口劈裂连线依次改变相同的角度，直到顶层金属层与底层金属层双开口劈裂连线呈90°。

上述进一步改进方案的有益效果是：随着金属层结构的增加，极化偏转效果更好，在更宽的频带内实现更大的透过率。该结构可以增加适用电磁波的频带带宽，同时在其频带范围内可以提高透过率。