[发明专利]太赫兹波束扫描-极化复合调控器件及天线

权利要求书

1.一种太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，包括两层级联的超表面，每层所述超表面均由多个超周期按照周期性排列构成；

每个所述超周期均由十个人工原子一字排列构成；每个所述人工原子均由顶部硅柱、硅衬底和底部硅柱依次无缝层叠构成；所述顶部硅柱的截面形状和所述硅衬底的形状均为正方形，所述底部硅柱的截面形状为长方形；

所述两层级联的超表面互相平行设置，且所述两层级联的超表面中的一层超表面的底部硅柱与另一层超表面的顶部硅柱相靠近；

所述两层级联的超表面的相远离的两个表面分别固定一旋转机构，所述旋转机构带动对应的超表面旋转，且所述两层级联的超表面的旋转轴线重合；

所述人工原子在正交极化下的第i层超表面的相位差ΔΦⁱ(r,t)＝-π/2，r表示超表面上的位置，t表示时间，且第i层超表面的平均相位依次线性相加π/5。

2.根据权利要求1所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，所述旋转机构为金属转台，所述超表面贴附于所述金属转台。

3.根据权利要求1或2所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，所述两层级联的超表面之间的距离为h₄，200μm≤h₄≤1000μm。

4.根据权利要求3所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，h₄＝600μm。

5.根据权利要求3所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，在极化波和极化波的正入射下,固定所述硅衬底的边长P和厚度h₂以及所述底部硅柱的一截面边长ω_y，利用时域有限差分法模拟所述人工原子的第i层超表面随所述底部硅柱的另一截面边长ω_x和高度h₃变化的相位差ΔΦⁱ和透射系数幅值根据模拟得到的相图确定具有高透射性能及预期相位差的底部硅柱的截面边长ω_x和高度h₃，其中，和表示局域坐标系中的单位矢量，极化波是极化方向沿着u轴的电磁波，极化波是极化方向沿着v轴的电磁波。

6.根据权利要求5所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，在极化波和极化波的正入射下,固定ΔΦⁱ＝-π/2对应的底部硅柱的截面边长ω_x和高度h₃，利用时域有限差分法模拟计算所述人工原子的第i层超表面随所述顶部硅柱的截面边长l和高度h₁变化的平均相位和透射系数幅值根据模拟得到的相图确定具有预期的平均相位的顶部硅柱的截面边长l和高度h₁。

7.根据权利要求1、2、4至6任一项所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件，其特征在于，所述两层级联的超表面的旋转速度分别为ω₁＝-π/(2T)，ω₂＝3π/(4T)，T表示周期。

8.一种应用如权利要求1至7任一项所述的太赫兹波束扫描-极化复合调控器件的波束扫描-极化天线。