为1-10。 [0054]背板3的材料是铜。可选的，背板3的材料还可以是金、银、铝或者其他金属。
[0055] 本实施例提出的基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的其中一种制备方 法是米用印刷电路板工艺进行制备。
[0056] 通过时域有限差分(FDTD)算法对本实施例提出的线偏振转换器进行数值模拟仿 真实验，垂直入射电磁波电场沿x(y)轴正向，在X和y方向采用周期性边界条件，在电磁波传 播的z方向采用吸收性边界条件。当X轴方向和y轴方向偏振电磁波正向入射到设计到超材 料表面时，共同偏振反射系数的计算公式为4 =1? I/K1、& Η丐1/1? I，交叉偏振反射 系数的计算公式为1、L =|巧|/|￡： |，其中<(v,和巧w分别为电磁波偏振沿X轴(y 轴)方向的入射波和反射波的电场。在X轴方向和y轴方向偏振电磁波垂直入射条件下，上述 线偏振转换器的两个共同偏振反射系数相等、两个交叉偏振反射系数相等，即rxx = ryy和rxy = ryx。另外，线偏振转换率的计算公式为PCR= |ryx|2/( |ryx|2+|rxx|2)。
[0057] 仿真实验得到的共同偏振反射系数和交叉偏振反射系数如图5所示、线偏振转换 率如图6所示，相对带宽为78.9% (频段为7.4GHZ-15.1GHz)范围内，平均线偏振转换效率大 于 90 %。
[0058] 实施例2
[0059] 本发明提出的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的结构尺寸决定 了工作频带。
[0060]本实施例提出一种应用于光波段（150-550THZ)的基于超材料的反射模式宽频带 线偏振转换器，线偏振转换器的结构与实施例1的相同，区别仅在于线偏振转换器的材料和 尺寸与实施例1的不同。
[00611 本实施例提出的线偏振转换器中，长方锯齿形的长度l = 50nm-2000nm、宽度a = 15nm-800nm、线宽w = 2nm-100nm、缝隙宽g= lnm-50nm，基本单元的周期性长度px = py = 50nm_2000nm。
[0062] 优选的，长方锯齿形的长度1 = 180nm、宽度a = 70nm、线宽w = 1 Onm、缝隙宽g = 5nm， 基本单元的周期性长度px=Py=200nm。
[0063] 可选的，长方锯齿形的长度l = 50nm、宽度a=15nm、线宽w = 2nm、缝隙宽g=lnm，基 本单元的周期性长度px=Py=50nm。
[0064] 可选的，长方锯齿形的长度l = 2000nm、宽度a = 800nm、线宽w=100nm、缝隙宽g = 50nm，基本单元的周期性长度px=py = 2000nm。
[0065] 可选的，长方锯齿形的长度1 = lOOOnm、宽度a = 400nm、线宽w = 50nm、缝隙宽g = 25nm，基本单元的周期性长度px=py= lOOOnm。
[0066]图案层厚度 ti = 5_200nm，基板厚度 t2 = 50_500nm，背板厚度 t3 = 50_450nm。
[0067]优选的，图案层厚度ti = 20nm，基板厚度t2 = 120nm，背板厚度t3 = 120nm〇 [0068] 可选的，图案层厚度ti = 5nm，基板厚度t2 = 50nm，背板厚度t3 = 50nm〇
[0069] 可选的，图案层厚度ti = 200nm，基板厚度t2 = 500nm，背板厚度t3 = 450nm。
[0070] 可选的，图案层厚度ti = 100nm，基板厚度t2 = 250nm，背板厚度t3 = 250nm。
[0071]图案层1的材料是金。可选的，图案层1的材料还可以是铜、银、铝或者其他金属。 [0072]基板2的材料是光学薄膜MgF2,光学薄膜MgF2的介电常数为1.9。可选的，基板2的材 料还可以是聚四氟乙烯FR-4或者其他介电材料，介电材料的相对介电常数实部为1-10。 [0073]背板3的材料是金。可选的，背板3的材料还可以是铜、银、铝或者其他金属。
[0074] 本实施例提出的基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的其中一种制备方 法是采用印激光直写工艺进行制备，
[0075] 本实施例进行仿真实验得到的共同偏振反射系数和交叉偏振反射系数如图7所 示、线偏振转换率如图8所示，相对带宽为94.9%(频段为181THz-508THz范围）范围内，平均 线偏振转换效率大于90 %。
【主权项】
1. 一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单元，其特征在于，包括依 次设置的图案层、基板和背板，所述图案层是具有厚度的对称图形，所述对称图形的对称轴 与水平方向夹角为45°。2. 根据权利要求1所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述对称图形是长方锯齿形、椭圆形、三角形或者长方形。3. 根据权利要求1所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述对称图形的宽度(a)小于等于长度(1)的一半； 所述对称图形的长度(1)为50nm_51mm、宽度(a)为15nm_25.5mm。4. 根据权利要求2所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述长方锯齿形的线宽(w)为2nm-lmm、缝隙宽(g)为1 nm-0 · 5mm 〇5. 根据权利要求1所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述基本单元的水平周期性长度(p x)等于垂直周期性长度(py)，所述基本 单元的水平周期性长度(px)和垂直周期性长度(Py)为50nm-50mm。6. 根据权利要求1所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述图案层厚度(^)小于所述基板厚度(t 2)，所述背板厚度(t3)小于等于 所述基板厚度(t2); 所述图案层厚度（ti)为5nm-0.01mm，所述基板厚度（t2)为50nm-15mm，所述背板厚度 (t3)为50nm-〇 · lmm〇7. 根据权利要求2所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述长方锯齿形的长度（1)为5. 宽度(a)为5mm-25.5mm、线宽(W) 为0· lmm-lmm、缝隙宽(g)为0.05mm-0.5mm; 所述基本单元的水平周期性长度(px)和垂直周期性长度(py)为5mm-50mm; 所述图案层厚度(ti)为〇.〇lmm-〇 . 1mm，所述基板厚度(t2)为lmm-15mm，所述背板厚度 (t3)为0 .Olmrn-O · 1mm。8. 根据权利要求2所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述长方锯齿形的长度（1)为50nm-2000nm、宽度(a)为15nm-800nm、线宽 (w)为 2nm_ 1 OOnm、缝隙宽（g)为 1 nm-50nm; 所述基本单元的水平周期性长度(px)和垂直周期性长度(py)为50nm-2000nm; 所述图案层厚度（ti)为5nm-200nm，所述基板厚度（t2)为50nm-500nm，所述背板厚度 (t3)为50nm-500nm。9. 根据权利要求1所述的一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单 元，其特征在于，所述图案层的材料是金属； 所述基板的材料是介电材料，所述介电材料的相对介电常数实部为1-10; 所述背板的材料是金属。10. -种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器，其特征在于，包括如权利要求1-9所述的基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单元，所述基本单元呈周期性 阵列排列，所述基本单元之间无缝连接。
【专利摘要】本发明公开了一种基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器，包括基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器的基本单元，基本单元呈周期性阵列排列，之间无缝连接；基本单元包括金属图案层、介质基板和金属背板，金属图案层是具有厚度的对称图形，对称图形的对称轴与水平方向夹角为45°；线偏振转换器可应用于多种波段，其结构尺寸依据工作波段而设计。本发明提出的基于超材料的反射模式宽频带线偏振转换器，可实现反射模式宽频带线偏振的转换，提高相对带宽，增强效率，在工艺上容易实现，降低制作成本。
【IPC分类】H01Q15/00, G02B27/28
【公开号】CN105511097
【申请号】CN201511022548
【发明人】程用志, 李维刚, 冯宁
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日