[发明专利]一种可重构传输式相位调控超表面单元

说明书

本发明公开了一种可重构传输式相位调控超表面单元，包括依次设置的表层金属结构层、表层介质板层、上层介质板层、中间环形镂空金属层、下层介质板层、底层介质板层和底层金属结构层。本发明通过调控基本单元中集成的调控二极管的工作状态，实现了对电磁波传输相位高效地调控。

技术领域

本发明属于新型人工电磁材料技术领域，特别涉及一种在微波段可重构传输式相位调控超表面单元。

背景技术

超材料是一种人工复合结构，通过对其结构、尺寸和排列方式等进行适当的设计能赋予超材料独特的操纵电磁波的特性。超表面是超材料的衍生，具有二维平面结构，与超材料的三维结构相比，其拥有超薄、低损耗等优点，能够精准、灵活地控制电磁波。而近年来提出的数字编码超表面通过数字编码序列来描述电磁特性，又进一步提高了调控电磁波的灵活度，同时极大程度上简化了超表面设计。

基于技术的发展，对于器件的不断提高，继而可重构的概念被提出。可重构超表面是指通过改变自身结构的组成部分来调控其电磁特性。例如利用微机械、微流体和多种半导体器件等实现超表面的可重构。可重构超表面已在微波、太赫兹、红外和可见光波段获得应用。

然而，大量超表面单元仍通过变化特定结构尺寸或者形状以完成传输相位调控，一旦设计好后单个单元仅能实现一种相位，其灵活性差，无法再重构。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可重构传输式相位调控超表面单元，通过控制二极管的工作状态，实现超表面单元的可重构。在电磁波入射下，单元能够产生四种传输相位响应，相位调控范围接近270°。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可重构传输式相位调控超表面单元，基本单元包括依次设置的表层金属结构层、表层介质板层、上层介质板层、中间环形镂空金属层、下层介质板层、底层介质板层和底层金属结构层；表层金属结构层包括依附于顶层介质层上表面的第一矩形金属环、第一矩形贴片、第二矩形贴片和第三矩形贴片，第一矩形贴片和第三矩形贴片分别与第一矩形金属环的左右内边框相接，第一矩形贴片与第二矩形贴片之间通过表层第二调控二极管联接，第二矩形贴片与第三矩形贴片之间通过表层第一调控二极管联接，第二调控二极管和第一调控二极管的正极分别与第二矩形贴片的左右边框相联接；底层金属结构层包括依附于底层介质层下表面的第二矩形金属环、第四矩形贴片、第五矩形贴片和第六矩形贴片，第四矩形贴片和第六矩形贴片分别与第二矩形金属环的左右内边框相接，第四矩形贴片与第五矩形贴片之间通过底层第三调控二极管联接，第五矩形贴片与第六矩形贴片之间通过底层第四调控二极管联接，第三调控二极管和第四调控二极管的正极分别与第五矩形贴片的左右边框相联接；顶层金属结构层与底层金属结构层通过金属通孔相连。