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物理学报 2021年第3期70卷 246-253页

作者：高喜唐李光广西科技大学电气与信息工程学院柳州545006

提出一种宽带、高传输效率的双层超表面,其单元结构是在介质层两边对称刻蚀结构参数相同的十字型金属贴片且将两层超表面沿y方向错位半个周期长度形成.通过引入y方向的错位,双层超表面的透射带宽得到大幅度提升.同时,采用等效电路理论... 详细信息

提出一种宽带、高传输效率的双层超表面,其单元结构是在介质层两边对称刻蚀结构参数相同的十字型金属贴片且将两层超表面沿y方向错位半个周期长度形成.通过引入y方向的错位,双层超表面的透射带宽得到大幅度提升.同时,采用等效电路理论分析了该双层超表面的带宽展宽机理.在此基础上,进一步结合Pancharatnam-Berry相位原理,实现了宽带轨道角动量波束生成器.实验和仿真结果表明,在11-12.8 GHz的频率范围内,器件能够将左旋圆极化波转换为携带轨道角动量的右旋圆极化波.

关键词：双层超表面宽带 Pancharatnam-Berry相位轨道角动量

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利用双层超表面增强探地雷达天线的方向性

利用双层超表面增强探地雷达天线的方向性

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中国地球物理学会地球物理技术委员会第九届学术会议—全域...

作者：郭丽陈恋峰郭敏杰郭林燕中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院

为了提高探地雷达天线的指向性和辐射能力,本文提出了一种双层超表面覆盖的新型探地雷达天线。原始探地雷达天线采用渐变槽端射天线,在天线的两侧添加双层人造超表面。本文所设计的双层超表面具有比基板介质更高的有效介电常数,通过超... 详细信息

为了提高探地雷达天线的指向性和辐射能力,本文提出了一种双层超表面覆盖的新型探地雷达天线。原始探地雷达天线采用渐变槽端射天线,在天线的两侧添加双层人造超表面。本文所设计的双层超表面具有比基板介质更高的有效介电常数,通过超表面与天线之间的电磁耦合,可以将原始探地雷达天线侧面辐射的电磁波引导至端发射方向,从而提高了探地雷达的天线性能和探测能力。所设计的新型探地雷达天线具有宽频带、高增益和高指向性的优异特性,其工作带宽为1～8GHz,在7 GHz时最大增益为18.24 dBi,天线E面和H-面的半功率波束宽度在整个频带内改善显著。基于双层超表面的新型探地雷达天线的这些优良性能,使其在短脉冲探地雷达、微波成像、无人机对抗系统以及其他需要高增益和方向性的宽带无线系统中具有潜在的应用前景。

关键词：探地雷达方向性增强双层超表面高增益

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基于双层超表面的声非对称聚焦透镜

基于双层超表面的声非对称聚焦透镜

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2018年全国声学大会

作者：夏建平孙晔旸孙宏祥江苏大学理学院

0引言近年来,声子晶体、声学超材料与声学超表面为声聚焦透镜的研究提供了多种方案。通过改变声子晶体结构参数,如:尺寸、单元形状以及晶格常数等,可实现多种基于声子晶体的声聚焦透镜。随着声学超材料出现,利用亥姆霍兹共振腔与蜷曲空... 详细信息

0引言近年来,声子晶体、声学超材料与声学超表面为声聚焦透镜的研究提供了多种方案。通过改变声子晶体结构参数,如:尺寸、单元形状以及晶格常数等,可实现多种基于声子晶体的声聚焦透镜。随着声学超材料出现,利用亥姆霍兹共振腔与蜷曲空间等新结构使得设计具有高折射率小尺寸声学透镜成为可能。在此基础上,改变超表面材料单元相位延迟,可以制备超薄声学聚焦透镜。可以看出,基于上述三种不同物理机制均可实现声

关键词：声非对称聚焦透镜双层超表面相位调控声非对称聚焦效应

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外延阻挡杂质带探测器的抗反射

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红外与毫米波学报 2021年第4期40卷 459-464页

作者：王超姚尧文政绩郝加明胡古今戴宁中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049 上海师范大学数理学院物理系上海200234 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024 江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

传统外延阻挡杂质带探测器由于其材料物性和特殊的结构设计存在很强的反射,这些能量损失非常不利于器件的探测性能。报道了一种类光栅双层超构表面微结构阵列,并将此人工微结构引入到外延阻挡杂质带红外探测器以抑制对入射光的反射。实... 详细信息

传统外延阻挡杂质带探测器由于其材料物性和特殊的结构设计存在很强的反射,这些能量损失非常不利于器件的探测性能。报道了一种类光栅双层超构表面微结构阵列,并将此人工微结构引入到外延阻挡杂质带红外探测器以抑制对入射光的反射。实验结果显示,具有超构表面微结构阵列的器件在波长30μm处反射率低于3%,在25.3∼32.2μm波段范围内反射率低于20%。同时,该超表面减反微结构对入射光的偏振还具有很强的选择性,符合第四代焦平面发展需求。

关键词：阻挡杂质带红外探测器减反双层超表面

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基于介质超表面的稀疏及消色差透镜的设计

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作者：李帅帅南京理工大学

学位级别：硕士

平面电磁调控超表面具有低剖面、微型化、易集成等优点,符合现代电磁学和光学的发展需求,研究以平面超表面器件代替传统三维器件已成为当下热点。平面电磁调控超表面广泛应用于雷达散射截面积缩减、阵列天线、电磁隐身、全息成像、光电... 详细信息

平面电磁调控超表面具有低剖面、微型化、易集成等优点,符合现代电磁学和光学的发展需求,研究以平面超表面器件代替传统三维器件已成为当下热点。平面电磁调控超表面广泛应用于雷达散射截面积缩减、阵列天线、电磁隐身、全息成像、光电透镜等领域,能够弥补传统器件的诸多不足,为新型器件的设计和制造提供了新的自由度。本文深入研究了光电透镜这一领域,设计出微波段的稀疏超透镜和光波段的宽带消色差超透镜,为微波成像和光学成像奠定了基础。首先,本文提出基于矩阵束的稀疏超透镜,创新性地引入分块矩阵束的思想,克服了传统矩阵束反求单元激励幅值变化范围过大,而超表面透射系数变化范围过小,二者不匹配的问题。传统纯随机超透镜采用随机函数生成单元位置,具有不唯一性和不确定性,效率相对较低,性能不稳定,且只能实现位置随机,本文提出的稀疏超透镜能实现位置和相位的双重随机,并且能保证每次设计结果的确定性和超透镜性能的稳定性,聚焦效率优于传统纯随机超透镜,且能实现极化不敏感,为随机和稀疏超表面的发展引入了新的设计思路。然后,本文创新性地提出基于双层超表面的宽带消色差超透镜,采用平面聚焦超透镜和发散超透镜代替几何曲面的凸透镜和凹透镜,利用二者色散特性相反的特点来消除色差。用于构造超透镜的单元都是常规的单元,通过改变高折射率圆柱的半径来调控电磁波前,此外,引入了等效阿贝尔常数,通过特殊的消色差优化和设计,最终得到多种数值孔径的可见光波段的宽带消色差超透镜,焦距偏差在可见光范围内小于2μm,宽带范围内的平均聚焦效率可以达到50%,数值孔径范围可以覆盖0.18-0.53,具有较强的普适性和较好的鲁棒性,部分指标超过了目前已知的其它设计方法,为光学成像系统透镜组的设计提供了新的思路。最后,本文设计的微波段的稀疏超透镜和光波段的宽带消色差超透镜具有一定的工程和实践价值,前者应用于微波安检系统,可以作为微波成像镜头,具有一定的科学性和实用性,后者可以应用于光学成像系统,带宽能够覆盖可见光,可以用作光学成像镜头,实现可见光波段的成像,具有一定的工程意义。

关键词：超表面矩阵束随机超透镜双层超表面色散

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