[发明专利]基于位置调节实现单元结构相位匹配的超构表面设计方法

权利要求书

1.基于位置调节实现单元结构相位匹配的超构表面设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1)：改变单元结构的长和宽，通过有限元分析，建立单元结构的数据库，所述数据库中包括单元结构的尺寸数据以及与单元结构尺寸相对应的实际透射率T和传输相位

S2)：建立超表面的基底，将基底划分成单元结构的阵列，然后建立直角坐标系，并确定单元结构阵列中每个单元结构的位置坐标(x_i，y_j)，其中i和j均为正整数；

S3)：依次计算每个位置坐标(x_i，y_j)处的理论相位值并从数据库中选择与理论相位值最接近的单元结构，记为S_ij；

S4)：判断S_ij的实际传输相位与理论相位值之间的差值是否小于预定值，若小于，则将S_ij放置于相对应的位置坐标(x_i，y_j)处，

若大于或等于，则在以位置坐标(x_i，y_j)为中心的方形区域内移动单元结构的位置，该方形区域的边长为2Δv，面积为2Δv×2Δv，其中，Δv为长度值，且Δv小于单元结构周期的1/4；S5)：依据单元结构移动后的位置坐标(x′_i，y′_j)，计算出移动后的理论相位值然后同样根据移动后的理论相位值从数据库中选取与最接近的移动后的实际传输相位值比较移动后的实际传输相位值与移动后的理论相位值之间的差值是否小于预定值，若不小于，则以位置坐标(x_i，y_j)为中心在方形区域内再次移动单元结构的位置，并重复步骤S5)；

若小于，则停止单元结构放置位置的移动，并把相应的单元结构放置在(x′_i，y′_j)处。

2.根据权利要求1所述的基于位置调节实现单元结构相位匹配的超构表面设计方法，其特征在于：所述实际传输相位是在扫描单元结构的长和宽得到的数据库中选取的，所述理论相位值由相位分布公式计算得到；所述移动后的实际传输相位值也是在所述数据库中选取的，移动后的理论相位值由相位分布公式计算得到，针对聚焦透镜的超表面结构，所述相位分布公式为，

其中，f为焦距，λ为波长，x和y为单元结构放置在基底上时其中心位置的二维坐标。

3.根据权利要求1所述的基于位置调节实现单元结构相位匹配的超构表面设计方法，其特征在于：步骤S3)中最接近单元结构的选择包括如下步骤：

S31)：计算理论相位值与数据库中各个实际传输相位之间的差值，选出差值中的最小值；

S32)：将差值中的最小值所对应的单元结构尺寸作为最接近单元结构。

4.根据权利要求1所述的基于位置调节实现单元结构相位匹配的超构表面设计方法，其特征在于：单元结构放置位置的移动包括如下步骤：

S41)：以单元结构的位置坐标(x_i，y_j)为中心，建立一个边长为2Δv的正方形区域，正方形区域四顶点坐标分别为A(x_i-Δv，y_j-Δv)、B(x_i+Δv，y_j-Δv)、C(x_i-Δv，y_j+Δv)和D(x_i+Δv，y_j+Δv)，其中，A、B、C和D分别表示正方形区域的四个顶点值，其中，Δv小于单元结构周期的1/4；

S42):在所述正方形区域内构建n*n个网格，同时计算每个网格的中心点坐标；

S43)：以任意一个顶点处所在的网格为起始点，以x轴或y轴为移动方向，将单元结构的位置在逐个网格进行移动。