【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太赫茲，具體涉及一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器。
技術介紹
1、太赫茲(terahertz，thz)技術在醫學成像，傳感檢測，無線通信等多個領域有著廣闊的應用前景，太赫茲技術是國際范圍內公認的前沿科技領域。近年來，隨著太赫茲成像技術的發展，亟需更新的利于太赫茲單像素成像的技術，傳統的太赫茲單像素點成像存在成像速度較慢，集成難度較大等問題，太赫茲波束轉向器能通過改變太赫茲波的傳播方向來提高太赫茲成像的效率，因此在太赫茲傳感和檢測領域，太赫茲波束轉向器具有極高的實用價值。
2、經過檢索，申請公開號cn116706555a，一種饋線橫縱分布的可調惠更斯超表面，屬于可調惠更斯超表面的饋電領域，包括：介質層；上金屬層，包括第一上橫桿、第一下橫桿以及連接所述第一上橫桿、第一下橫桿的第一豎桿，所述第一豎桿內設有第一pin管；下金屬層，包括第二上橫桿、第二下橫桿、連接所述第二上橫桿、第二下橫桿的第二豎桿、第一橫饋線以及第一豎饋線，所述第二豎桿內設有第二pin管；所述上層金屬結構和下層金屬結構分別設置在所述介質層的兩側；金屬過孔上接第一下橫桿、下接第二上橫桿。本專利技術工作的中心頻率在9.4ghz，利用金屬過孔連通上下金屬層以及饋線橫縱跨越整個超表面有望簡化惠更斯超表面陣列的饋電網絡，具有饋線網絡簡單的特性。
3、上述專利具體涉及一種饋線橫縱分布的可調惠更斯超表面，其結構以及工藝相對復雜，制作成本較高；本專利的設計結構較為簡單，制作工藝更加成熟，需要進行的工藝流程較少，不需要進行上述專利中的過孔等流程
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器。本專利技術的技術方案如下：
2、一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其所述太赫茲波束轉向器在水平方向上由五個形狀、尺寸均不同的第一諧振單元-第五諧振單元組成，豎直方向是相同的單元周期性排列，一個周期陣列中，包含介質基底(1)以及正面金屬圖案(2)、反面金屬圖案(3)；
3、其中，以單個諧振單元為單位，構建了空間上具有相位差的一維陣列，每個諧振單位的相位都隨著陣列而有所變化，使得陣列能夠實現單極化太赫茲波的高效異常折射。并且惠更斯超表面的電磁響應與第一諧振單元-第五諧振單元表面的金屬圖案幾何參數有關，因此可以通過僅調整豎向金屬條的幾何參數來改變表面金屬圖形的形狀實現對相位的調整，從而改變對太赫茲波異常折射的角度。
4、介質基底(1)用于對入射波進行濾波，正面金屬圖案(2)以及反面金屬圖案(3)可以將入射的太赫茲波能量從入射端傳遞到出射端。
5、進一步的，所述第一諧振單元-第五諧振單元中，其任意一個諧振單元上包含介質基底(1)以及兩組金屬結構，這兩組金屬結構分別附著在介質基底(1)的正面和反面，且兩組金屬結構關于介質基底(1)中心滿足旋轉對稱；金屬結構包括第一組金屬結構和第二組金屬結構，第一組金屬結構中包括第一金屬桿(4)，第二金屬桿(5)，第三金屬桿(6)，第四金屬桿(7)共四個金屬桿，在金屬桿(5)和金屬桿(6)，金屬桿(7)之間設置有金屬開口；第二組金屬結構包括第五金屬桿(8)，第六金屬桿(9)，第七金屬桿(10)，第八金屬桿(11)共四個金屬桿，在金屬桿(9)和金屬桿(10)，金屬桿(11)之間設置有金屬開口。
6、進一步的，所述第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度在每個諧振單元中有所不同，在第一諧振單元中，第三金屬桿(5)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為40um，在第二諧振單元中，第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為49.16um，在第三諧振單元中；第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為52.54um，在第四諧振單元中，第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為57.54um，在第五諧振單元中，第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為104.69um，且每個諧振單元介質基底的形狀為邊長為224um的正方形。
7、進一步的，所述金屬結構中的金屬桿寬度均為19um，金屬桿(6)，金屬桿(11)左側距離基底左側46.5um，金屬桿(7)，金屬桿(10)右側距離基底右側46.5um，金屬桿(6)，金屬桿(7)之間寬度為93um，金屬桿(10)，金屬桿(11)之間寬度為93um，金屬桿(4)(5)(8)(9)長為224um，且金屬桿(4)距離介質基底頂邊31um，金屬桿(9)距離介質基底底邊31um，金屬桿(6)(7)與金屬桿(5)的距離以及金屬桿(10)(11)與金屬桿(8)的距離均為2um。
8、進一步的，所述介質基底(1)為pi聚酰亞胺基底，介電常數為3.9，厚度為46um，周期長度為1120um。
9、進一步的，各組金屬結構材質為金屬銅，電導率為5.71×107s/m，厚度為0.2um。
10、進一步的，在頻率為0.8618thz時，所述太赫茲波束轉向器在遠場圖中theta角位于17°時有最大值，表示在cst仿真中，本專利技術實現了由垂直于xoy面正入射時角度為17°的異常折射。其中theta角表示出射波的法線方向與z軸負半軸的夾角。
11、本專利技術的優點及有益效果如下：
12、1，本專利技術在工作頻率點擁有較高的透射系數，相較于傳統的太赫茲波束轉向器耗損更小，對于后續工作造成的影響更小；
13、2，本專利技術在工作頻率隨著特定金屬條長度的變化具有較大的相位變化量，因此本專利技術可以依據所需的轉向角度設置對應的金屬條長度，便于調控；
14、3，本專利技術中金屬層圖形幾何簡單，加工工藝成熟，制作成本低，易于集成；4，本專利技術材料性質為柔性，具有較高的泛用性。
15、本專利技術采用柔性材料，適用性較高；本專利技術采用雙層惠更斯超表面進行設計，且本專利技術采用了正反兩面旋轉對稱式設計，使得在根據需求修改參數時步驟更加簡單；本專利技術在豎向金屬條和第二金屬條(5)以及第五金屬條(8)之間設置了長2um的金屬開口，經測試該開口在長度為2um時性能最符合需求；本專利技術中第一金屬條(4)以及第六金屬條(9)在第一諧振單元-第五諧振單元改變表面金屬結構尺寸時位置不發生變化，即只需要對豎向金屬條的尺寸進行改變，保證第一金屬條(4)、第六金屬條(9)、第二金屬本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述太赫茲波束轉向器在水平方向上由五個形狀、尺寸均不同的第一諧振單元-第五諧振單元組成，豎直方向是相同的單元周期性排列，一個周期陣列中，包含介質基底(1)以及正面金屬圖案(2)、反面金屬圖案(3)；
2.根據權利要求1所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述第一諧振單元-第五諧振單元中，其任意一個諧振單元上包含介質基底(1)以及兩組金屬結構，這兩組金屬結構分別附著在介質基底(1)的正面和反面，且兩組金屬結構關于介質基底(1)中心滿足旋轉對稱；金屬結構包括第一組金屬結構和第二組金屬結構，第一組金屬結構中包括第一金屬桿(4)，第二金屬桿(5)，第三金屬桿(6)，第四金屬桿(7)共四個金屬桿，在金屬桿(5)和金屬桿(6)，金屬桿(7)之間設置有金屬開口；第二組金屬結構包括第五金屬桿(8)，第六金屬桿(9)，第七金屬桿(10)，第八金屬桿(11)共四個金屬桿，在金屬桿(9)和金屬桿(10)，金屬桿(11)之間設置有金屬開口。
3.根據權利要求2所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器
4.根據權利要求3所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述金屬結構中的金屬桿寬度均為19um，金屬桿(6)，金屬桿(11)左側距離基底左側46.5um，金屬桿(7)，金屬桿(10)右側距離基底右側46.5um，金屬桿(6)，金屬桿(7)之間寬度為93um，金屬桿(10)，金屬桿(11)之間寬度為93um，金屬桿(4)(5)(8)(9)長為224um，且金屬桿(4)距離介質基底頂邊31um，金屬桿(9)距離介質基底底邊31um，金屬桿(6)(7)與金屬桿(5)的距離以及金屬桿(10)(11)與金屬桿(8)的距離均為2um。
5.根據權利要求3所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述介質基底(1)為PI聚酰亞胺基底，介電常數為3.9，厚度為46um，周期長度為1120um。
6.根據權利要求1所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，各組金屬結構材質為金屬銅，電導率為5.71×107S/m，厚度為0.2um。
7.根據權利要求1所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，在頻率為0.8618THz時，所述太赫茲波束轉向器在遠場圖中theta角位于17°時有最大值，表示在CST仿真中，本專利技術實現了由垂直于xoy面入射時角度為17°的異常折射。其中theta角表示出射波的法線方向與Z軸負半軸的夾角。
...【技術特征摘要】
1.一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述太赫茲波束轉向器在水平方向上由五個形狀、尺寸均不同的第一諧振單元-第五諧振單元組成，豎直方向是相同的單元周期性排列，一個周期陣列中，包含介質基底(1)以及正面金屬圖案(2)、反面金屬圖案(3)；
2.根據權利要求1所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述第一諧振單元-第五諧振單元中，其任意一個諧振單元上包含介質基底(1)以及兩組金屬結構，這兩組金屬結構分別附著在介質基底(1)的正面和反面，且兩組金屬結構關于介質基底(1)中心滿足旋轉對稱；金屬結構包括第一組金屬結構和第二組金屬結構，第一組金屬結構中包括第一金屬桿(4)，第二金屬桿(5)，第三金屬桿(6)，第四金屬桿(7)共四個金屬桿，在金屬桿(5)和金屬桿(6)，金屬桿(7)之間設置有金屬開口；第二組金屬結構包括第五金屬桿(8)，第六金屬桿(9)，第七金屬桿(10)，第八金屬桿(11)共四個金屬桿，在金屬桿(9)和金屬桿(10)，金屬桿(11)之間設置有金屬開口。
3.根據權利要求2所述的一種基于惠更斯超表面的太赫茲波束轉向器，其特征在于，所述第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度在每個諧振單元中有所不同，在第一諧振單元中，第三金屬桿(5)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為40um，在第二諧振單元中，第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為49.16um，在第三諧振單元中；第三金屬桿(6)、第四金屬桿(7)、第七金屬桿(10)、第八金屬桿(11)的長度均為52.54um，在第四諧振單元中，第三金屬桿(...
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