一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器制造技術

本發明專利技術公開了一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，由在同一水平面內周期性排列的M×N個單元結構組成；所述的單元結構包括依次堆放的金屬地板層、中間介質層和雙開口諧振方環結構層；所述的金屬雙開口諧振方環結構層是由兩個成中心對稱的L形金屬條組成各向異性的雙開口方環結構。該極化器具有很強的實用性，能在太赫茲波段超寬帶范圍內高效地將線極化波轉換為圓極化波，而且結構簡單，易于加工、在寬入射角范圍內仍具有良好的線?圓極化轉換性能、具有極化可重構的特點。此外，通過調整結構參數，該極化器還能用于其它頻段，在天線設計、隱身技術等方面具有廣闊的應用前景。

A reflective ultra wideband terahertz Polarization Reconfigurable circular polarizer

The invention discloses a reflection type ultra wideband terahertz Polarization Reconfigurable circular polarizer, consisting of periodically arranged in the same horizontal plane M * N unit structure; unit structure comprises a sequentially stacked metal floor layer, medium layer and double open loop resonant structure layer; metal double the export side resonant ring structure layer is double open loop structure consists of two symmetrical L shaped metal strip anisotropy. The polarization apparatus has strong practicability, can in the terahertz band ultra wideband range high line polarization wave into circular polarization wave, and has the advantages of simple structure, easy processing, in a wide range of incident angle still has good line circular polarization conversion properties, has the characteristics of polarization reconfigurable. In addition, by adjusting the structure parameters, the polarizer can be used in other frequency bands, and has a broad application prospect in antenna design and stealth technology.

【技術實現步驟摘要】
一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器
本專利技術涉及電磁波極化器
，具體是一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器。
技術介紹
圓極化波在干擾、抗干擾方面具有顯著優勢，在電子偵察、衛星通信等領域普遍采用圓極化波，而關于圓極化器的設計也一直是科研熱點。目前，對極化器的研究正向著太赫茲波段、寬頻帶、多極化轉換、小型化、高效率轉換等方向發展。傳統的極化器厚度較厚，結構復雜，不利于集成、效率低、極化方式單一、帶寬窄。近年來，超材料以其奇異的電磁特性引起了學者們的廣泛關注，在電磁波極化狀態控制方面也有重要應用。超表面是一種由周期或者非周期的人工單元結構排列構成的復合電磁材料，屬于二維超材料，具有超薄的特點，厚度只有工作波長的十幾分之一，甚至幾十分之一。通過改變單元結構滿足所需的電磁參數，進而實現對電磁波的調控。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，而提供一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，該極化器能在超寬帶范圍內高效地將線極化波轉換為圓極化波，而且結構簡單，易于加工、極化方式多元化。實現本專利技術目的的技術方案是：一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，由在同一水平面內周期性排列的M×N個單元結構組成；所述的單元結構包括依次堆放的金屬地板層、中間介質層和雙開口諧振方環結構層；所述的雙開口諧振方環結構層是由兩個成中心對稱的L形條組成各向異性的雙開口方環結構。所述的金屬地板層，厚度為0.1～0.5um。所述的金屬地板層，最佳厚度為0.2um，金屬材質為金、銀、銅中的一種。所述的中間介質層，介電常數為2.5～3.5，厚度為40～55um。所述的中間介質層，為聚酰亞胺、二氧化硅、三氧化二鋁中的一種。所述的雙開口諧振方環結構層，環臂到單元結構邊界的距離為5～20um，臂長為40～50um，臂寬為2～10um。所述的雙開口諧振方環結構層，厚度為1nm～0.5um。所述的雙開口諧振方環結構層，材質為金、銀、銅、石墨烯中的一種。所述的周期性排列的M×N個單元結構，M＝N，周期長度為80～110um。本專利技術提供的一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，具有很強的實用性，能在太赫茲波段超寬帶范圍內高效地將線極化波轉換為圓極化波，而且結構簡單，易于加工、在寬入射角范圍內仍具有良好的線-圓極化轉換性能、具有極化可重構的特點。此外，通過調整結構參數，該極化器還能用于其它頻段，在天線設計、隱身技術等方面具有廣闊的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術的三維單元結構示意圖；圖2為本專利技術的單元結構的俯視圖；圖3為本專利技術實施例的反射波兩垂直分量的反射系數的幅度和相位比較圖；圖4為本專利技術y極化線極化波入射時的極化率圖；圖5為本專利技術x極化線極化波入射時的極化率圖；圖6為本專利技術的軸比圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步闡述，但不是對本專利技術的限定。實施例：如圖1、圖2所示，由在同一水平面內周期性排列的M×N個單元結構組成；所述的單元結構包括依次堆放的金屬地板層、中間介質層和雙開口諧振方環結構層；所述的雙開口諧振方環結構層3是由兩個成中心對稱的L形條4組成各向異性的雙開口方環結構。所述的金屬地板層1，是厚度為0.2um，電導率為5.8×107S/m的銅層。所述的中間介質層2，是介電常數為3，厚度為47um的聚酰亞胺層。所述的雙開口諧振方環結構層，是厚度為0.2um的銅層，環臂到單元結構邊界的距離為10um，臂長為44um，臂寬為5um。所述的單元結構周期排列是沿著水平橫向x方向和垂直水平橫向的縱向y方向呈線型排列，橫向與縱向排列的單元結構個數相等，周期長度為92um。當入射波為y極化、向-z軸方向傳播的線極化波，則反射波為由于超表面的各向異性，反射波x、y分量的反射系數幅度和相位會有所不同。當的反射系數幅度rxy、ryy相等，相位差(n為奇數)時，產生線-圓極化轉換，其中rxy＝|Exr/Eyi|、ryy＝|Eyr/Eyi|分別表示y極化到x極化、y極化到y極化反射系數的幅度，φxy、φyy為對應的相位，下標i、r分別表示入射波和反射波，下標x、y分別表示波的極化方向。如圖3所示，在0.6044THz-1.408THz頻段內，反射波兩垂直分量的反射系數幅值rxy、ryy近似相等，相位近似相差-90°或270°，相對帶寬達到79％，從而實現了超寬帶線極化波到圓極化波的轉換。在1.4808THz-1.5354THz頻段內，反射波兩垂直分量的反射系數幅值rxy、ryy近似相等，相位近似相差90°，實現了窄帶的線極化波到圓極化波的轉換。引入斯托克斯參數描述該極化器的極化轉換性能：I＝|ryy|2+|rxy|2(1)Q＝|ryy|2-|rxy|2(2)U＝2|ryy||rxy|cosΔφ(3)V＝2|ryy||rxy|sinΔφ(4)上述公式(1)、(2)、(3)、(4)中：I為波的總強度，Q為x極化波分量，U為45°極化波分量，V右旋極化波分量。定義極化率為：上述公式(5)中，e表征極化器的圓極化轉換能力,當e＝1時，產生左旋圓極化波；當e＝-1時，產生右旋圓極化波。此外，定義軸比AR＝10log10(tanβ)，其中a為橢圓傾斜角，β為極化度角。若AR<3dB，則滿足圓極化工程要求。如圖4所示，在0.6044THz-1.408THz頻段內e均在-0.8以下，近似為-1，為右旋圓極化波。在1.4808THz-1.5354THz頻段內e均在0.8以上，近似為1，為左旋圓極化波。當入射波為x極化線極化波時，實現圓極化轉換的頻段不變，但旋向與y極化線極化波入射時相反。所以，不需要改變結構尺寸參數以x極化線極化波入射就可以獲得超寬帶的左旋圓極化波，從而該極化器具有極化可重構的特點。如圖5所示，在0.6044THz-1.408THz頻段內e均在0.8以上，近似為1，為左旋圓極化波。在1.4808THz-1.5354THz頻段內e均在-0.8以下，近似為-1，為右旋圓極化波。另外，當方環兩個開口在另一對角線上時，若入射波為y極化線極化波，則實現圓極化轉換的頻段基本不變，但旋向也與y極化線極化波入射時相反。如圖6所示，在0.6044THz-1.408THz、1.4808THz-1.5354THz頻段內AR<3dB，滿足圓極化工程要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，其特征在于，由在同一水平面內周期性排列的M×N個單元結構組成；所述的單元結構包括依次堆放的金屬地板層、中間介質層和雙開口諧振方環結構層；所述的雙開口諧振方環結構層是由兩個成中心對稱的L形條組成各向異性的雙開口方環結構。

【技術特征摘要】
1.一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，其特征在于，由在同一水平面內周期性排列的M×N個單元結構組成；所述的單元結構包括依次堆放的金屬地板層、中間介質層和雙開口諧振方環結構層；所述的雙開口諧振方環結構層是由兩個成中心對稱的L形條組成各向異性的雙開口方環結構。2.根據權利要求1所述的一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，其特征在于，所述的金屬地板層，厚度為0.1~0.5um。3.根據權利要求2所述的一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，其特征在于，所述的金屬地板層，最佳厚度為0.2um，金屬材質為金、銀、銅中的一種。4.根據權利要求1所述的一種反射型超寬帶太赫茲極化可重構圓極化器，其特征在于，所述的中間介質層，介電常數為2.5~3.5，厚度為40~55um。5.根據權利要求4所述的一種反射型超寬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜彥南，王蕾，王嬌，曹衛平，高喜，于新華，
申請(專利權)人：桂林電子科技大學，
類型：發明
國別省市：廣西,45