[实用新型]2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料

说明书

技术领域

本实用新型属于新型人工电磁材料领域，尤其是一种2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料。

背景技术

与普通的自然界材料相比，新型人工电磁材料作为多功能材料，显示出更加优越的性能。以往在对新型人工电磁材料分析与研究时，通常采用连续的、宏观均匀或非均匀等效媒质参数来描述。类比于模拟电路，可将其称为“模拟电磁超材料”。

2011年Capasso等人提出了广义斯涅尔定律，从理论上解释了当在超材料表面引入在不连续相位时，会对电磁波产生反常反射和反常折射现象，随后根据广义斯涅尔定律，其他小组又通过在二维超表面上设计更加复杂的相位分布，从而达到任意控制反射波和折射波的目的，如涡旋波束和贝塞尔波束等；甚至可以设计随机的相位分布，使得入射波束被随机散射到各个方向，形成漫反射，从而有效降低目标的雷达散射截面积，实现隐身。

以上提到的超材料的单元设计都是对各向同性的，即设计好的超材料的功能就是固定并且唯一的，不能随极化而改变。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料，包括各向同性单元结构和各向异性单元结构，所述各向同性单元结构和各向异性单元结构按照预定的规则纵横分布，使其在x极化和y极化时对电磁波具有不同的相位响应；所述各向同性单元结构在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现相同的反射相位，所述各向异性单元结构在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现不同的反射相位。

所述各向同性单元结构包括四种结构，其在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现的反射相位分别为0度/0度、90度/90度、180度/180度和270度/270度。

所述各向异性单元结构包括12种结构，其在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现的反射相位分别为0度、90度、180度和270度中任意两种反射相位的组合。

在x极化入射时和/或在y极化入射时，相邻的编码单元之间具有90度梯度相位差。

所述各向同性单元结构为方形金属片；所述各向异性单元结构为哑铃型金属片，其具有一长方形本体，该长方形本体的四角各延伸出一个直角三角形，该三角形的一条边与长方体本体的一边重合，邻边与长方体本体的另一边在同一直线上。

上述2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料在全向波束扫描、波束聚焦和缩减物体的雷达散射截面积中的应用。

一种2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料，包括若干个按照预定规则纵横排列的超级子单元，每个单元包括N×N个各向同性单元结构，或者包括N×N个各向异性单元结构，N为正整数；所述各向同性单元结构在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现相同的反射相位，所述各向异性单元结构在x极化和y极化的垂直入射电磁波的照射下呈现不同的反射相位；所述各向异性电磁编码超材料在x极化和y极化时对电磁波具有不同的相位响应。所述N为1、2、3或4。

上述2-比特太赫兹各向异性电磁编码超材料在全向波束扫描、波束聚焦和缩减物体的雷达散射截面积中的应用。

有益效果：相比于只采用各向同性单元作为基本单元结构的编码超材料，本实用新型具有更大的设计灵活度，具体表现在本实用新型能够在更改入射波极化方向时对电磁波具有不同的调控功能；本实用新型摒弃了传统采用等效媒质参数对超材料进行分析与设计的方案，采用离散的数字编码形式来更加简洁和有效地分析和设计超材料。

附图说明

图1a至图1d分别为本实用新型各向同性单元结构的立体图、各向同性单元结构的俯视图、各向异性单元结构的立体图和各向异性单元结构的俯视图。

图2为本实用新型16种基本单元结构的俯视图，其中每行的结构在电场为x极化入射波照射时的反射相位一致，每列在电场为y极化入射波照射时的反射相位一致。

图3a为当编码矩阵为M₁时，垂直入射波电场极化方向沿x轴时的三维远场散射方向图，频率为1THz。

图3b为当编码矩阵为M₁时，垂直入射波电场极化方向沿y轴时的三维远场散射方向图，频率为1THz。

图3c为当编码矩阵为M₁时，垂直入射波电场极化方向沿x轴时在Y-Z平面内的二维远场散射方向图，频率为1THz。