本發(fā)明屬于電磁波偏振控制領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻帶寬角度反射式半波片。

背景技術(shù)：

信息技術(shù)的發(fā)展，使得電磁波調(diào)控技術(shù)逐漸成為科研及工業(yè)界研究的熱點，電磁偏振調(diào)控亦成為該技術(shù)領(lǐng)域的主要研究方向之一。

在電磁偏振調(diào)控技術(shù)中，一般利用半波片實現(xiàn)線性極化電磁波極化方向的轉(zhuǎn)換，例如將一個垂直極化的電磁波轉(zhuǎn)換為一個水平極化的電磁波。

但是，傳統(tǒng)的半波片受入射電磁波的頻率、入射角度以及其它相關(guān)因素的影響較大，偏振轉(zhuǎn)化效果不理想，尤其是在微波、太赫茲及紅外波段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)波片受限于入射波帶寬和入射角度的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種寬頻帶寬角度反射式半波片，用于改善上述缺點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種寬頻帶寬角度反射式半波片，采用腔結(jié)構(gòu)，腔底為金屬反射板，腔內(nèi)為金屬光柵以及介質(zhì)層。

所述金屬反射板需具備對入射波全反射的特性，其構(gòu)建材料為金、銀、銅、鋁等金屬或其它具備全反射能力的材料與結(jié)構(gòu)。

所述金屬光柵需具備對一種偏振入射波全透射而對另一種偏振入射波(正交于前一種偏振入射波)全反射的特性，其構(gòu)建方式為由金、銀、銅、鋁等金屬制備的成周期排列的線結(jié)構(gòu)或其它可實現(xiàn)偏振選擇全透與全反特性的材料與結(jié)構(gòu)。

所述介質(zhì)層的填充介質(zhì)材料具備相對介電常數(shù)接近或等于2(比如在1.5與3之間)的性質(zhì)。

所述金屬光柵的位置需位于所述介質(zhì)層的正中間。

本發(fā)明設計的寬頻帶寬角度反射式半波片，其工作頻率可位于包括微波、太赫茲、紅外以及可見光頻率在內(nèi)的任意波段。

本發(fā)明設計的寬頻帶寬角度反射式半波片，根據(jù)工作頻率的設計要求，所述介質(zhì)層的厚度L為入射波在介質(zhì)層中波長的一半。

本發(fā)明的有益效果為：所設計的半波片具備寬頻帶和寬角度的響應特性，可工作在包括微波、太赫茲、紅外以及可見光頻率在內(nèi)的任意波段，并易制備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的寬頻帶寬角度反射式半波片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.5時，入射角分別為0度、30度和60度的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果圖。本發(fā)明中所述的入射角為圖1中的θ(下同)。入射波的極化方向位于垂直于入射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成+45度角。出射波的極化方向位于垂直于出射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成-45度角。

圖3為入射角為0度時，介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)分別為2、2.5和3的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果圖。入射波的極化方向位于垂直于入射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成+45度角。出射波的極化方向位于垂直于出射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成-45度角。

圖4為介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)為1(空氣)時，入射角分別為0度、30度和60度的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果圖。入射波的極化方向位于垂直于入射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成+45度角。出射波的極化方向位于垂直于出射方向的平面內(nèi)，并與光柵線條對應的z方向成-45度角。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供一種寬頻帶寬角度反射式半波片，采用腔結(jié)構(gòu)，包括：金屬板1、金屬光柵2以及介質(zhì)層3。

作為一種實施例，設計了一種工作在微波波段，中心頻率為10GHz的寬頻帶寬角度反射式半波片。

所述金屬板1，本實施例中，其材料為銅。

所述金屬光柵2，本實施例中，其材料為銅。金屬光柵2應具備對偏振平行于光柵方向的入射波全反射，對偏振垂直于光柵方向的入射波全透射的性質(zhì)。經(jīng)過仿真，發(fā)現(xiàn)為在10GHz波段滿足此要求，光柵的參數(shù)應滿足：金屬線條寬度w＝0.5mm，厚度t＝0.2mm，金屬線條之間的間隔p＝2mm。

所述介質(zhì)層3，本實施例中，采用折射率為2.5的填充介質(zhì)。

所述介質(zhì)層3，本實施例中，其厚度為10GHz的波在介質(zhì)中波長的一半，也即L＝9.5mm。

所述金屬光柵2，本實施例中，應位于介質(zhì)層3的中間，也即位于金屬板1下方4.75mm處。

作為本實施例的一個驗證，圖2顯示了介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.5時，入射角分別為0度、30度和60度的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果。由圖2可見，所設計的半波片，其頻響帶寬大，同時對入射角度不敏感。

作為本實施例的一個補充，圖3顯示了入射角為0度時，介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)分別為2、2.5和3的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果。由圖3可見，介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)只需在2附近，并無任何嚴格要求。

作為本實施例的一個補充，圖4顯示了介質(zhì)層3所填充的介質(zhì)的相對介電常數(shù)為1.0(空氣)時，入射角分別為0度、30度和60度的情況下，線偏振電磁波極化轉(zhuǎn)化效率的有限元計算仿真結(jié)果。注意到相對介電常數(shù)為1.0等同于介質(zhì)層3為空氣。通過將圖4和圖1對比后可見，在本發(fā)明中，介質(zhì)層3所起到的作用為拓寬半波片的頻響帶寬并降低其對入射角的敏感性。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通研究人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。