[发明专利]一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器

说明书

本申请涉及一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器，多模谐振超表面单元包括：介质层以及设在所述介质层上的贴片层；所述介质层与所述贴片层均为正方形结构且中心重合，所述贴片层的边与所述介质层的边一一对应；所述贴片层的边与所述介质层的对应边平行，且所述贴片层的边短于所述介质层的边，以使所述贴片层的边缘形成方环形的空气带隙；所述贴片层上设有第一矩形槽，所述第一矩形槽的两条中心线分别与所述介质层的两条对角线重合；所述贴片层用于激发兼并模，所述第一矩形槽用于激发谐振模。本申请能够克服现有双频线极化转换器转换谐振模式过少的问题，同时产生兼并模式以及谐振模式。

技术领域

本申请涉及微波通信技术领域，特别是涉及一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器。

背景技术

极化状态是电磁波的重要特性之一，实现极化状态的调控对电磁信号的传播具有重要意义。传统的基于二向色晶体和光栅的极化转换器需要较长的传输距离并且尺寸较大。超表面由一些规则或不规则排列的电磁单元组成，具有成本低、结构简单、设计原理灵活等优点，近年来被广泛用来设计线极化转换器。

现有技术中，以双模谐振单元构建双频线极化转换器。例如文献(Tunable mid-infrared dual-band and broadband cross-polarization converters based on U-shaped graphene metamaterials,Opt.Express,vol.27,no.23,pp.33826-33839,Nov.2019)利用周期性排列的U形纳米结构设计线极化转换器，在0-55°的入射角范围内具有较高的极化转换效率。

然而，上述线极化转换器的每个转换频带内仅包含一个谐振模式，线极化转换器带宽相对较窄。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多模谐振超表面单元以及可控双频线极化转换器，能够克服现有双频线极化转换器转换谐振模式过少的问题，同时产生兼并模式以及谐振模式。

一种多模谐振超表面单元，包括：介质层以及设在所述介质层上的贴片层；

所述介质层与所述贴片层均为正方形结构且中心重合，所述贴片层的边与所述介质层的边一一对应；所述贴片层的边与所述介质层的对应边平行，且所述贴片层的边短于所述介质层的边，以使所述贴片层的边缘形成方环形的空气带隙；

所述贴片层上设有第一矩形槽，所述第一矩形槽的两条中心线分别与所述介质层的两条对角线重合；

所述贴片层用于激发兼并模，所述第一矩形槽用于激发谐振模。

在一个实施例中，所述贴片层上还设有第二矩形槽；

所述第二矩形槽与所述第一矩形槽垂直且中心重合，所述第二矩形槽与所述第一矩形槽的槽宽相等。

在一个实施例中，所述第一矩形槽的槽长大于所述第二矩形槽的槽长，以激发两个谐振模并使所述兼并模分离。

在一个实施例中，所述兼并模产生第一转换频带，所述谐振模产生第二转换频带；

随所述第一矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率下移且带宽增大；

随所述第二矩形槽的槽长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率下移且带宽减小；

随所述贴片层的边长的增加，所述第一转换频带保持不变，所述第二转换频带的频率上移且带宽减小；

随所述空气带隙的宽度的增加，所述第一转换频带向高频移动，所述第二转换频带保持不变。

在一个实施例中，所述介质层包括从上至下依次相叠的第一介质层、第二介质层以及第三介质层；