李国强 施宏宇† 刘康 李博林 衣建甲 张安学 徐卓

1)(西安交通大学,多功能材料和结构教育部重点实验室,西安 710049)

2)(西安交通大学电子与信息学部信息与通信工程学院,西安 710049)

3)(国防科技大学电子科学学院,长沙 410073)

4)(西安交通大学,电子陶瓷与器件教育部重点实验室,西安 710049)

太赫兹涡旋波束可以被用于高速通信及高分辨率成像,其产生方式近年来受到了越来越多的关注.本文提出了一种反射型超表面,它可以在太赫兹频段产生四种不同模态的涡旋波束.超表面单元结构基于几何相位原理,由三层结构组成,上下两层为金属结构,中间层为介质,其上层金属结构由圆环及椭圆贴片构成.利用几何相位对圆极化波的调控作用,可以实现由线极化波到圆极化波的分解,并实现对不同圆极化波的灵活调控.为了同时调控反射波的偏转方向,本文利用平面反射阵列原理来计算每个超表面单元所需的相位补偿.通过相位叠加原理,在不同传播方向的波束中叠加不同模态的轨道角动量,较好地实现了太赫兹频段复杂波束的调控效果.仿真及测试结果表明设计的超表面能够在太赫兹频段产生带有±1 和±2 模态的4 个波束,在无线通信及高分辨率成像等方面有潜在应用价值.

1 引 言

太赫兹(terahertz,简记为THz)电磁波一般是指频率在0.3—10 THz 之间的电磁波.与微波相比,太赫兹频段的电磁波具有低光子能量、高分辨率、通信带宽大等优点;在安防检测、无损探伤[1]、高分……