基于PB相位超表面生成涡旋波束的研究

超表面材料是一种亚波长尺寸单元周期或非周期排列下的人工结构,在机械电子、结构力学、光学、电磁学等领域有着重要应用,涡旋旋波束可以提高信息传输速率,高效、快捷地利用超表面材料产生多模态涡旋波束是重要研究领域之一。以此为研究背景,利用几何相位超表面调控涡旋波束:首先,提出并分析涡旋波束及电磁涡旋场的物理机理,介绍轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),引出涡旋波束在空间的结构和相位分布特征;其次根据涡旋波束的物理机理设计几何相位超表面,通过对每个反射单元进行针对性设计“相位突变”,从而使反射波束在电磁表面上形成具有的相位分布,进而产生涡旋电磁波束;再次,由于相位突变由各向异性和360°相移的实现,所以引入相位补偿的计算公式用于支撑几何相位超表面的设计,即旋转不同角度的金属材料按照所需的阵列依次排序;最后根据相位需求利用Matlab代码设计阵元排序。