目前,研究人員基于人工局域表面等離激元(LSSP)發(fā)展了傳感器、帶通濾波器、隱身斗篷、天線、渦旋波束發(fā)射器、平面波導、隔離器、環(huán)形器、定向耦合器、斯格明子發(fā)生器等微波功能器件。近日,北京大學劉濮鯤教授-杜朝海研究員團隊提出基于分數(shù)階LSSP的環(huán)形電橋,它可以實現(xiàn)同相和反相的功率分配。得益于LSSP亞波長壓縮和局域場增強的特性,相比于傳統(tǒng)的環(huán)形電橋,它具有體積小的優(yōu)勢。
結(jié)構(gòu)示意圖 它是一個四端口元件,由一個圓光柵和四個間隔60°的磁耦合器組成。目前,激勵LSSP的方法有單極天線、平面波、人工表面等離激元(SSP)、微帶線和磁耦合器等,本文采用磁耦合器激勵LSSP(Opt. Express 29, 25189-25201 (2021))。與其它LSSP功能器件不同,環(huán)形電橋基于分數(shù)階LSSP工作,TE4.5,1和TE7.5,1。
1.端口輸入仿真結(jié)果 當1端口輸入微波信號時,2端口和4端口輸出等幅反相(180°)信號,3端口成為隔離端口,沒有信號輸出。
2.端口輸入仿真結(jié)果 當2端口輸入微波信號時,1端口和3端口輸出等幅同相(0°)信號,4端口成為隔離端口,沒有信號輸出。
實驗結(jié)果 團隊在微波頻段開展實驗,實驗結(jié)果和仿真結(jié)果很好吻合。
任意分數(shù)階LSSP的激勵 通過調(diào)節(jié)磁耦合器之間的電長度,可以實現(xiàn)任意分數(shù)階LSSP的個性化定制。如圖所示,TE3.5,1-TE8.5,1的所有分數(shù)階LSSP被成功激勵,基于這些模式,環(huán)形電橋都可以正常工作。作為一種新型的微波功能器件,基于分數(shù)階LSSP的環(huán)形電橋拓展了LSSP的應用,豐富了LSSP的拓撲性質(zhì)。 研究工作以“Fractional-Order Localized Spoof Surface Plasmons for In-Phase or Out-of-Phase Power Division”(用于同相和反相功率分配的分數(shù)階人工局域表面等離激元)為題,發(fā)表在Wiley出版社旗下期刊《Advanced Theory and Simulations》(影響因子:4.1)。
審核編輯:郭婷
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原文標題:基于分數(shù)階人工局域表面等離激元的環(huán)形電橋
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