[发明专利]具有特定功能的极化无关超表面的设计方法、装置及介质

说明书

本申请公开了一种具有特定功能的极化无关超表面的设计方法、装置及介质，涉及超表面技术领域。对于左旋圆极化和右旋圆极化入射波，经过该单元后，交叉极化透射波可获得相同的谐振相位；由于单元旋转角度限制为0°和90°，对于左旋圆极化和右旋圆极化入射波，经过超表面单元后，交叉极化透射波可获得相同的PB相位，而任意线极化状态电磁波都可分解为左旋圆极化和右旋圆极化，因此，该超表面单元可用于实现极化无关；此外，由于单元的结构参数是根据需要实现的特定功能的突变相位分布确定的，故而，通过该超表面能够实现特定功能，即通过本申请的方法实现了具有特定功能的极化无关的超表面，具有极大的实用性和灵活性。

技术领域

本申请涉及超表面技术领域，特别是涉及一种具有特定功能的极化无关超表面的设计方法、装置及介质。

背景技术

超表面作为一种二维超材料，由周期或准周期亚波长单元阵列构成。由于超表面可实现电磁波幅度，相位和极化的完全控制，因此，近年来得到了广泛研究。

超表面基于特定突变相位分布实现所需功能，因此基于实现突变相位方式的不同，可大致将超表面分为三类。第一类超表面基于全介质单元和传播相位获取所需的突变相位实现，该类超表面主要针对线极化入射波设计；第二类超表面基于金属单元和谐振相位获取所需的突变相位实现，该类超表面主要针对线极化入射波设计；第三类超表面基于几何相位（Pancharatnam-Berry，PB）获取所需的突变相位实现，该类超表面主要针对圆极化入射波设计。可见，虽然超表面已经取得了研究进展，但是已有的超表面大都是针对于特定极化状态的入射波设计的，极大地限制了超表面的实用性和灵活性。

可见，提供一种能够实现特定功能的极化无关超表面是本领域人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种具有特定功能的极化无关超表面的设计方法、装置及介质，用于提供一种能够实现特定功能的极化无关超表面，以提高超表面的实用性和灵活性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种具有特定功能的极化无关超表面的设计方法，包括：

确定所述超表面用于实现的所述特定功能；其中，所述特定功能至少包括OAM复用超表面功能、极化无关超表面透镜功能；

根据所述特定功能确定所述超表面的突变相位分布；

根据所述突变相位分布确定所述超表面的各单元的结构参数以便于根据各所述单元的结构参数设计所述超表面，以实现所述特定功能；所述单元的结构参数包含顶层结构的参数和底层结构的参数，且所述顶层结构的参数和所述底层结构的参数相同，所述顶层结构与所述底层结构的中间为介质层；所述单元的结构参数至少包括在顶层或底层开缝的宽度、相对第一方向上的旋转角度、扇形的弧度以及半径，所述旋转角度为0°或90°。

优选地，所述根据所述特定功能确定所述超表面的突变相位分布包括：

在所述特定功能为所述OAM复用超表面功能的情况下，根据所述OAM复用超表面的突变相位分布公式获取所述OAM复用超表面的所述突变相位分布；

在所述特定功能为所述极化无关超表面透镜功能的情况下，根据所述极化无关超表面透镜的突变相位分布公式获取所述极化无关超表面透镜的所述突变相位分布。

优选地，所述根据所述特定功能确定所述超表面的突变相位分布包括：

将所述超表面分为多个单元并将所述超表面的中心点设置为坐标原点；

根据所述坐标原点获取各所述单元的中心点的坐标；

将各所述单元的中心点的坐标输入至所述OAM复用超表面的突变相位分布公式或所述极化无关超表面透镜的突变相位分布公式中获取各所述单元的突变相位，以确定所述超表面的突变相位分布。

优选地，所述根据所述突变相位分布确定所述超表面的各单元的结构参数包括：