[发明专利]用于三维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面

摘要

本发明公开一种用于三维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，该石墨烯超表面由N*N个数量单位的石墨烯反射单元排列组成，每一个石墨烯反射单元包括最上层的石墨烯贴片、中间层的石英介质板以及底层的金属地板；石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的中心点位置，且石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度为θ，金属地板设置在石英介质板的下表面，石墨烯贴片的中心点与石英介质板的中心点重合，其中θ为‑90°～90°范围内任意角度；每一个石墨烯单元的石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度θ由石墨烯超表面各个位置处的反射相位分布来确定。本发明所述石墨烯超表面能够对电磁波在三维方向上的自旋角动量和偏转方向进行控制。

主权项

1.一种用于三维方向上自旋角动量偏转的石墨烯超表面，其特征在于，该石墨烯超表面由N*N个数量单位的石墨烯反射单元排列组成，每一个石墨烯反射单元是由三层结构组成长方体结构，每一个石墨烯反射单元包括最上层的石墨烯贴片、中间层的石英介质板以及底层的金属地板；所述石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的中心点位置，且石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度为θ，所述金属地板设置在石英介质板的下表面，所述石墨烯贴片的中心点与石英介质板的中心点重合，其中，所述旋转角度θ为‑90°～90°范围内任意角度；每一个石墨烯单元的石墨烯贴片设置在石英介质板上表面的旋转角度θ由所述石墨烯超表面各个位置处的反射相位分布来确定，所述石墨烯超表面各个位置处的反射相位分布通过下式进行计算：Φ(x,y)＝Φ₀(x,y)‑k₀sinθ'(xcosγ+ysinγ)，其中θ＝Φ(x,y)/2其中上两式中的Φ(x,y)为石墨烯反射单元的反射相位，k₀为自由空间中的波数，Φ₀(x,y)为石墨烯反射单元的初始相位，θ′为电磁波在二维方向上的投影与X轴的夹角，x和y分别为每一石墨烯反射单元的位置坐标中的横坐标、纵坐标，θ为每个石墨烯贴片在石墨烯单元上的旋转角，γ为电磁波在三维方向上与Z轴的夹角。