施宏宇 李国强 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(西安交通大学电信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)

1 引言

涡旋电磁波束可以被应用于雷达高分辨成像与目标运动参数估计[1]，近年来引起科研工作者广泛的研究兴趣。携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的电磁波具有涡旋状的波前相位分布，又称为涡旋波束，其波前相位分布可以表示为exp(-ilφ)，其中l为模态阶数，φ为方位角[2]。当一个物体被涡旋电磁波束照射时，相当于平面波从连续的多个角度进行入射，其相位的非平面结构使目标散射回波中包含更多的目标信息；涡旋波束的模态阶数l可以取任意整数，并且不同模态之间的涡旋波束具有良好的正交性，若使用多种模态的涡旋波束对目标进行照射，雷达的分辨力将会大大提高；将涡旋电磁波应用于雷达系统，有利于提高雷达系统的目标识别及成像能力[1,3,4]。同时，涡旋波束也可以用于高速通信、保密通信等领域[5-8]。太赫兹(Terahertz,THz)波频率为0.3 THz～10 THz，该频段的电磁波具有很多的独特优势，如通信带宽大、光子能量低，在通信、高精度成像等领域有很大的应用前景[9-12]。涡旋波束及太赫兹波在雷达通信成像等领域的应用前景广阔，在太赫兹频段有效地产生涡旋波束便显得十分重要。

目前产生涡旋波束主要有阵列天线[13,14]、反射或透射型螺旋相位板[7,15]、超表面[5,16-18]等方式。……