用于完美异常反射的双偏振全金属合金

在过去的几年中，超晶格光栅(MGs)引起了人们的极大兴趣。这些器件由可极化粒子(超原子)的稀疏周期性排列组成，允许使用相对简单的结构和半解析设计程序有效地实现各种光束操纵功能。这种MG稀疏性与普通超表面(MSs)的特征形成鲜明的对比，MSs为了基于均匀化近似通过广义片跃迁条件(GSTCs)进行合成，需要利用密集、紧密排列的元原子构型。这一需求具有一定的挑战，主要是由于缺乏一种方便而有效的方法来实现由指定的满足GSTCs的各种元原子响应。

       近日，以色列理工学院电气工程学院Oshri Rabinovich和Ariel Epstein从理论上阐述了金属介质中由周期性矩形槽组成的用于完美异常反射的超晶格光栅（MGs）的设计，并在实验上进行了验证。利用模式匹配的方法，导出了一种用于分析和综合这种每周期含有多个任意排列的槽沟的半解析方案。遵循典型的MG设计方法，研究人员使用这种形式来识别相关的弗洛克-布洛赫模式，并且非常方便地给定抑制杂散散射的约束条件，直接将结构的几何自由度与期望的功能联系起来。此外，除了提供了实现全金属结构高效波束偏转的方法外，研究人员还展示了矩形(二维)沟槽配置可以同时操纵横向电场(TE)和横向电磁场(TM)这两个偏振场。与此同时，作者强调对TE极化性能的物理限制，阻止了实现任意角度异常反射的能力。这些能力通过使用三个MG原型验证，这些原型由标准的计算机数控(CNC)机器产生，演示了对多衍射模式的单偏振和双偏振控制能力。该研究结果使MGs的应用范围更广，如需要双极化控制，或最好使用所有金属装置，例如，星载系统等。相关研究工作发表在《Physical Review Applied》上。（丁雷） 

文章链接：Oshri Rabinovich和Ariel Epstein，Dual-Polarized All-metallic metagratings For Perfect Anomalous Reflection，PRApplied(2020).DOI: 10.1103/PhysRevApplied.14.064028.