【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波器件工程领域，具体而言，涉及一种基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面。
技术介绍
1、光束具有衍射特性。然而，当光束在自由空间中传播时，能量会随着传输距离的增加而逐渐分散，光斑也会逐渐变大，这不利于光通信和军事领域的应用。因此，人们急需寻找一种新的解决方案--无衍射光束。直线传播的无衍射光束中最具代表性的是贝塞尔光束，它可用于光的无衍射传输。贝塞尔光束具有显著的景深和自愈特性，包括量子纠缠、水的三维成像、光学微操作、显微镜等。产生贝塞尔光束的方法有很多种，如透镜、轴向锥和空间光调制器(slm)。由于需要使用大量光学元件，这些方法都极为复杂。这阻碍了贝塞尔光束生成系统在实际应用中的使用。迄今为止，介电超表面已将光学领域推向更深远的方向，由它们组成的多功能超薄光学器件具有很强的应用前景。
2、近几十年来，基于入射波波面的元曲面产生贝塞尔光束的纯相位调制或复振幅调制已相继实现，并在非线性光学、表面等离子体光学等领域取得了重大进展。然而，考虑到在设计单元结构时会出现固定波长和周期的限制，以及散射光的相位延迟无法覆盖整个2π区域，从而导致超表面的透射率或反射率较低。随后，人们提出了功能复用超表面，但随之而来的问题是，随着功能的增加，设计难度也随之增加，波前调制功能的灵活性也随之降低。如何实现高效传输、功能可调、结构简单的超表面，成为后续继续探索的动力。
技术实现思路
1、本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请
2、本专利技术的目的在于，提供了一种基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面。本专利技术可以产生透射和反射式贝塞尔光束，具有体积小、功能动态可协调以及效率高等优势。
3、为了解决以上
技术介绍
部分提到的技术问题，本专利技术的技术方案提供了一种基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面，包括：
4、第一基底，材质为二氧化硅；
5、第二基底，设于第一基底上，材质为二氧化钒；
6、纳米柱阵列，设于第二基底上，材质为二氧化钛；
7、其中，纳米柱阵列由多个亚波长矩形的纳米柱组成，纳米柱呈圆形阵列排布；纳米柱与其底部截面为正方形的第一基底以及第二基底构成纳米柱单位结构；纳米柱单位结构的相位满足如下关系式：
8、
9、式中,θ为纳米柱的截面长边与第二基底的边所成角度。
10、进一步地，纳米柱阵列半径为13.439μm。
11、进一步地，纳米柱单位结构的长度l为210nm、宽度w为65nm；
12、其中，每个单元格的晶格常数p为250nm。
13、进一步地，纳米柱的高度h为600nm。
14、进一步地，基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面通过对不同的入射光引入不同的相位分布，同时产生和调制具有以下相位分布的贝塞尔光束：
15、
16、式中：λ是电磁波的波长，x和y表示相位坐标位置，na为数值孔径，为纳米柱单位结构的相位。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、1、本专利技术的超表面由排列在二氧化硅和二氧化钒基底上的二氧化钛纳米柱阵列组成。根据米氏散射原理，二氧化钛具有高折射率、低损耗和强光耦合等特点，可用于产生高效贝塞尔光束。结合几何相位、动态相位方法和相变材料特性，当二氧化钒处于绝缘相时，超表面可产生透射贝塞尔光束，具有很高的偏振转换效率和能量吸收能力。当周围温度超过相变温度时，二氧化钒转变为金属相，此时超表面的工作模式发生改变，能够产生与透射式超表面相同的反射式贝塞尔光束。与空间光学调制器产生贝塞尔光束的传统方法相比，本专利技术设计的超表面具有超薄、高折射率、高透射率、体积小、功能动态可协调以及效率高等显著优势，能够将任意偏振平面波转换为贝塞尔光束的能力。
19、2、通过测试以及仿真实验，测得本专利技术处于绝缘状态的二氧化钒在透射工作模式下的透射率为85％，而处于金属状态的二氧化钒在反射工作模式下的反射效率为77％，从而生成了一个高效的可切换超表面。可见，本专利技术的超表面有望为创建紧凑型高效光学和光子平台提供可能。
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1.一种基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面，其特征在于：
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5.根据权利要求1所述的基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钒相变材料的可调谐超表面，其特征在于：
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3.根据权利要求1所述的基于二氧化钒相变材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐弼军，胡泊，黄凯凯，王欢颜，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：
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