基于超表面的双线极化三通道逆向反射器制造技术

基于超表面的双线极化三通道逆向反射器，涉及反射器领域。本发明专利技术是为了解决现有的反射器存在结构复杂和体积庞大的问题。多个反射型贴片单元和多个反射型单元沿着同一直线交错排列，矩形贴片用于接收入射角度为60度、0度或‑60度的平面波，该波通过一号介质基板入射至一号金属地，还用于根据矩形贴片的长度和宽度来调节反射波的相位，使相邻的一号金属地和二号金属地生成反射波相位差180度；一号金属地和二号金属地均用于对平面波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；反射型贴片单元和反射型单元用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，实现逆向反射。它用于形成逆向反射。

A dual polarization three channel retroreflector based on hypersurface

【技术实现步骤摘要】
基于超表面的双线极化三通道逆向反射器
本专利技术涉及反射器。属于反射器领域。
技术介绍
逆向反射器是一种能将电磁波反射回入射方向的装置。无损和无源回复反射器在微波和光学频率上都有许多实际应用，如遥感、目标跟踪、雷达截面增强、动态光学标签、自由空间通信、传感器网络等。反射镜是最简单的后向反射结构，但它只能在波垂直照射时提供强烈的后向反射。角反射器和龙伯透镜被广泛用于回复反射器设计。对于角反射器，入射波会被一些适当连接的金属板反射两到三次，从而产生反反射现象。对于龙伯透镜，其结构多次散射，从而增强了反向反射波分量。显然，这些器件体积庞大，不适合小型化和集成化。超表面是由亚波长散射体组成的人工设计的超薄二维超材料，它能够操纵传播波的相位、振幅和偏振度。由于其特殊的波前调控能力，人们基于超表面提出了许多应用，如光束偏转、平面透镜、轨道角动量发生器、隐身、全息图等，这也使得亚表面成为超薄平面后向反射器的良好选择。超表面是由亚波长散射体组成的人工设计的超薄二维超材料，它能够操纵传播波的相位、振幅和偏振度。由于其特殊的波前调控能力，人们基于超表面提出了许多应用，如光束偏转、平面透镜、轨道角动量发生器、隐身、全息图等，这也使得亚表面成为超薄平面后向反射器的良好选择。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的反射器存在结构复杂和体积庞大的问题。现提供基于超表面的双线极化三通道逆向反射器。基于超表面的双线极化三通道逆向反射器，所述反射器包括多个反射型贴片单元1和多个反射型单元2，多个反射型贴片单元1和多个反射型单元2沿着同一直线交错排列，每个反射型贴片单元1均包括矩形贴片1-1、一号介质基板1-2和一号金属地1-3，矩形贴片1-1、一号介质基板1-2和一号金属地1-3从上至下依次层叠排布；每个反射型单元2均包括二号介质基板和二号金属地，二号介质基板设置在二号金属地的顶面上；矩形贴片1-1，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的平面波，该平面波通过一号介质基板1-2入射至一号金属地1-3，还用于根据矩形贴片1-1的长度和宽度来调节反射波的相位，使相邻的一号金属地1-3和二号金属地生成的反射波的相位相差180度；每个一号金属地1-3和每个二号金属地，均用于对平面波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；多个反射型贴片单元1和多个反射型单元2，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。优选的，平面波包括TE极化波或TM极化波。优选的，每个反射波的反射角度为：式中，θr为每个反射型单元和每个反射型贴片单元上反射波与法线的夹角，kmx为第m个反射波的衍射模的波数，kmx＝kin+m×kg，kin为平面波的波数，p是周期的长度，k0为空间波数。优选的，反射波的波数M表示为：式中，是取整符号。优选的，一号金属地1-3的厚度为2mm，一号介质基板1-2的介电常数为εr＝3，一号介质基板1-2的厚度为2mm。优选的，矩形贴片1-1的长度px＝5.2mm，矩形贴片1-1的宽度py＝3.4mm。本专利技术的有益效果为：本申请的设计基于超表面(超表面的结构由反射型贴片单元和多个反射型单元组成)，提出了一种超薄的三通道(指入射角度为60度、0度或-60度)逆向反射器，解决了传统逆向反射器尺寸限制的难题，有着广泛的应用前景。所以，本申请结构简单，体积小。本申请设计了一种亚波长尺寸的基于超表面的双线极化、三通道的电磁波的逆向反射器，能将从三个入射方向60度，0度和-60度入射的TE或TM极化波高效反射回原入射方向，该设计结构简单易于加工，克服了传统透镜厚度极限的缺点。此外，相邻的反射型贴片单元和反射型单元之间的反射波相位相差180度的相位分布可以有效地抑制掉镜像反射，实现三个角度下的完美逆向反射。本专利技术具有超薄、双线极化、三通道、高效率等优点。附图说明图1为反射型贴片单元的几何结构图；图2为具体实施方式一所述的基于超表面的双线极化三通道逆向反射器的结构；图3为给出了当同时改变px和py时，每个反射型贴片单元和每个反射型单元在入射角为60°的TM极化波入射下的反射相位；图4为给出了当同时改变px和py时，每个反射型贴片单元和每个反射型单元在入射角为60°的TE极化波入射下的反射相位；图5为TM极化波下反射型贴片单元和反射型单元的反射相位随频率的变化的曲线对比图，附图标记3表示反射型贴片单元的反射相位随频率的变化的曲线，附图标记4表示反射型单元的反射相位随频率的变化的曲线；图6为TE极化下反射型贴片单元和反射型单元的反射相位随频率的变化的曲线；图7(a)为当TM极化波以-60°的入射角照射在由多个反射型贴片单元和多个反射型单元构成的反射器上时，在xoz平面内形成的雷达散射截面积；图7(b)为TM极化波以-60°的入射角入射下，入射波的近场电场分布图，其中箭头指的是TM极化波以-60°的入射角入射；图7(c)为TM极化波以-60°的入射角入射下，产生的反射波的近场电场分布图，其中箭头指的是反射波以-60°的角度反射；图8(a)为当TM极化波以0°的入射角照射在由多个反射型贴片单元和多个反射型单元构成的反射器上时，在xoz平面内形成的雷达散射截面积；图8(b)为TM极化波以0°的入射角入射下，入射波的近场电场分布图，其中箭头指的是TM极化波以0°的入射角入射；图8(c)为TM极化波以0°的入射角入射下，产生的反射波的近场电场分布图，其中箭头指的是反射波以0°的角度反射；图9(a)为当TM极化波以60°的入射角照射在由多个反射型贴片单元和多个反射型单元构成的反射器上时，在xoz平面内形成的雷达散射截面积；图9(b)为TM极化波以60°的入射角入射下，入射波的近场电场分布图，其中箭头指的是TM极化波以60°的入射角入射；图9(c)为TM极化波以60°的入射角入射下，产生的反射波的近场电场分布图，其中箭头指的是反射波以60°的角度反射；图10(a)为当TE极化波以-60°的入射角照射在由多个反射型贴片单元和多个反射型单元构成的反射器上时，在xoz平面内形成的雷达散射截面积；图10(b)为TE极化波以-60°的入射角入射下，入射波的近场电场分布图，其中箭头指的是TE极化波以-60°的入射角入射；图10(c)为TE极化波以-60°的入射角入射下，产生的反射波的近场电场分布图，其中箭头指的是反射波以-60°的角度反射；图11(a)为当TE极化波以0°的入射角照射在由多个反射型贴片单元和多个反射型单元构成的反射器上时，在xoz平面内形成的雷达散射截面积；图11(b)为TE极化波以0°的入射角入射下，入射波的近场电场分布图，其中箭头指的是TE极化波以0°的入射角入射；图11(c)为TE极化波以0°的入射角入射下，产生的反射波的近场电场分布图，其中箭头指的是反射波以0°的角度反射；图12(a)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于超表面的双线极化三通道逆向反射器，其特征在于，所述反射器包括多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)，/n多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)沿着同一直线交错排列，/n每个反射型贴片单元(1)均包括矩形贴片(1-1)、一号介质基板(1-2)和一号金属地(1-3)，/n矩形贴片(1-1)、一号介质基板(1-2)和一号金属地(1-3)从上至下依次层叠排布；/n每个反射型单元(2)均包括二号介质基板和二号金属地，二号介质基板设置在二号金属地的顶面上；/n矩形贴片(1-1)，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的平面波，该平面波通过一号介质基板(1-2)入射至一号金属地(1-3)，还用于根据矩形贴片(1-1)的长度和宽度来调节反射波的相位，使相邻的一号金属地(1-3)和二号金属地生成的反射波的相位相差180度；/n每个一号金属地(1-3)和每个二号金属地，均用于对平面波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；/n多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。/n

【技术特征摘要】
1.基于超表面的双线极化三通道逆向反射器，其特征在于，所述反射器包括多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)，
多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)沿着同一直线交错排列，
每个反射型贴片单元(1)均包括矩形贴片(1-1)、一号介质基板(1-2)和一号金属地(1-3)，
矩形贴片(1-1)、一号介质基板(1-2)和一号金属地(1-3)从上至下依次层叠排布；
每个反射型单元(2)均包括二号介质基板和二号金属地，二号介质基板设置在二号金属地的顶面上；
矩形贴片(1-1)，用于接收入射角度为60度、0度或-60度的平面波，该平面波通过一号介质基板(1-2)入射至一号金属地(1-3)，还用于根据矩形贴片(1-1)的长度和宽度来调节反射波的相位，使相邻的一号金属地(1-3)和二号金属地生成的反射波的相位相差180度；
每个一号金属地(1-3)和每个二号金属地，均用于对平面波实现电磁波的全反射，生成多个反射波；
多个反射型贴片单元(1)和多个反射型单元(2)，用于对多个反射波进行叠加，叠加后形成的反射波反射回原入射方向，从而实现逆向反射。

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【专利技术属性】
技术研发人员：丁旭旻，管春生，张狂，吴群，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23