1 南京林业大学 信息科学技术学院，江苏 南京 210037
2 中国科学院紫金山天文台 毫米波亚毫米波实验室，江苏 南京 210034
近年来，随着射电望远镜外差式阵列接收机的发展，基于相位光栅技术的波束分离器在亚毫米波长范围内得到了重要的应用，它能够将单个本地振荡器信号经过分束同步传送到超导SIS/HEB混频器阵列接收机中。由于太赫兹频段相位光栅的特征尺寸在亚微米级，其加工精度直接影响器件性能，给微加工技术带来巨大挑战。基于此，笔者所在课题组结合相位编码超材料技术设计了一种新型的太赫兹四波束分离器，仅需利用单层超材料编码单元便可实现宽带电磁波束的分离，波束转换效率高，结构简单且易于加工，同时反射波束的方向可灵活调节。为了与实际测试系统相匹配，着重研究了不同入射角度下的波束分离，并得到了最佳的斜入射角度范围（小于30°），相对工作带宽可达52%，反射的四个波束功率相差不超过10%，这为太赫兹频段射电望远镜超导混频器阵列接收机的本振信号功率分配提供了新的解决方案，也有利于其他新型太赫兹功能器件的设计和发展。
相位编码 超材料 太赫兹波束分离器 阵列接收机 phase coding metamaterial terahertz beam splitter array receiver 红外与激光工程
2020, 49(5): 20190290
为了实现结构简单、透射率高的双折射超表面, 采用广义薄板跃迁条件分析了该超表面结构与其周围入射场、反射场和透射场的关系, 并利用介质空间域的表面极化率、磁化率等描述了相应超表面的等效特性, 设计出一种基于π型金属结构单元的双折射超表面。通过将具有梯度透射相位的7个单元按照顺序排列, 形成具有对垂直入射x, y极化电磁波双折射性能的超表面。结果表明, 在波束折射和偏振分束超表面中, 损失均低于-8dB; λ/4波片中达到全透射;所设计的双折射超表面对垂直入射的电磁波具有高透射特性, 并且能够分离x极化电磁波和y极化电磁波的波束, 实现双折射。该研究结果对高性能超表面的设计与实现具有一定的指导意义。
光学器件 超材料 相位梯度 超表面 双折射 π型结构 波束分离 optical devices metamaterial phase gradient metasurface birefringence structure of π-shape beam splitting
