用于光束控制的等离子体表面散射元件和超表面的制作方法

文档序号:23186529发布日期:2020-12-04 14:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种装置,其包括:

表面;

多个可调等离子体谐振波导,其从所述表面基本上竖直延伸,并布置在所述表面上,其中元件间间距小于光学工作波长。

2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调节的电介质和至少一个等离子体金属轨。

3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。

4.根据权利要求3所述的装置,其中,相邻的可调等离子体谐振波导共享公共的等离子体金属轨,使得两个相邻的可调等离子体谐振波导利用以下形成:

第一电可调电介质,其设置在第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨之间;和

第二电可调电介质,其设置在所述第二等离子体金属轨和第三等离子体轨之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,其中,所述表面包括介电基板,在所述介电基板中嵌入了多个铜贴片,其中,在所述可调等离子体谐振波导中的每一个的沟道下方设置有所述铜贴片中的一个。

6.一种光束控制设备,其包括:

光电磁辐射转换器,其用于在电功率和光电磁辐射之间转换;

表面,其用于反射所述光电磁辐射;

多个可调等离子体谐振波导,其被布置在所述表面上,其中元件间间距小于光学工作波长,以选择性地将亚波长反射相位模式施加到所述光电磁辐射上。

7.根据权利要求6所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调电介质和至少一个等离子体金属轨。

8.根据权利要求7所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括两个等离子体金属轨,所述两个等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道,其中,所述电可调电介质设置在所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道内。

9.根据权利要求7所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的设备,其中,所述表面包括光学反射器,以反射在包括光学工作波长的工作带宽内的光电磁辐射。

11.根据权利要求10所述的设备,其中,所述光学反射器包括:

导电反射器。

12.根据权利要求11所述的设备,其中,所述导电反射器包括金属层。

13.根据权利要求12所述的设备,其中,所述金属层在所述可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有凹口。

14.根据权利要求6至9中任一项所述的设备,其中,所述表面包括多个光学反射贴片。

15.根据权利要求6至14中的任一项所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括:

第一等离子体金属轨,其从所述表面延伸到第一高度;

第二等离子体金属轨,其从所述表面延伸到第二高度,

其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道;和

电可调电介质,其位于所述沟道的至少一部分内。

16.根据权利要求15所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个还包括:

电触点,其用于接收施加到所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的电压差,

其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于第一反射相位,以及

其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第二电压差对应于第二反射相位。

17.根据权利要求16所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导垂直于所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的长度以一维阵列布置。

18.根据权利要求6至17中任一项所述的设备,其中,所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行和列布置以形成m×n阵列,其中m对应于行数,并且n对应于列数。

19.根据权利要求18所述的设备,其还包括矩阵电路,所述矩阵电路由行和列索引,以寻址所述可调等离子体谐振波导中的每一个。

20.根据权利要求8所述的设备,其中,所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。

21.根据权利要求8所述的设备,其中,所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的n次谐波模式相对应的高度,使得n个磁场波腹能够在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道内实现。

22.根据权利要求8所述的设备,其中,所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨中的每一个具有与光学工作带宽内的频率的n次谐波模式相对应的长度,使得n个磁场波腹能够沿所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的所述长度实现,其中n是数值。

23.根据权利要求8所述的设备,其还包含控制器,以将电压差的模式选择性地施加到所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的等离子体金属轨上,其中所述电压差的模式对应于(i)所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质的折射率的模式,以及(ii)入射在所述多个可调等离子体谐振波导上的光电磁辐射的波的反射模式。

24.一种用于发射可控反射光束的方法,其包括:

经由发射器将光电磁辐射发射至反射表面;以及

针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位,多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上,其中元件间间距小于光学工作频率,以修改所发射的所述光电磁辐射的反射模式。

25.一种用于接收可控反射光束的方法,其包括:

针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位,所述多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上,其中元件间间距小于光学工作频率;以及

通过接收器接收来自所述反射表面的光电磁辐射,所述反射表面通过与所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述反射相位相对应的反射模式修改。


技术总结
本文描述了用于光束控制设备的系统和方法,该光束控制设备包括光发射器和/或接收器,以发射和/或接收来自光学反射表面的光辐射。可调等离子体谐振波导的阵列以小于光学工作波长的元件间间距被布置在表面上。控制器将电压差的模式应用于可调等离子体谐振波导。电压差的模式对应于用于反射光电磁辐射的亚波长反射相位模式。可调等离子体谐振波导的一实施方案包括从表面延伸的第一金属轨和第二金属轨。金属轨彼此间隔开以在它们之间形成沟道。电可调电介质设置在该沟道内。

技术研发人员:格列布·M·阿克塞尔罗德;杨元穆;帕特里克·博文
受保护的技术使用者:埃尔瓦有限公司
技术研发日:2019.03.19
技术公布日:2020.12.04
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