本技术涉及一种基于非厄米超表面的电磁波偏振转换系统及转换方法,该转换系统包括具有x偏振模式和y偏振模式的双端口模型,该双端口模型满足两个偏振模式具有相同的共振频率ω<subgt;0</subgt;、辐射损耗γ和本征损耗Γ,两个偏振模式之间具有一定耦合强度κ,且该共振频率ω<subgt;0</subgt;、辐射损耗γ、本征损耗Γ和耦合强度κ的大小满足在仅向该双端口模型双侧发射x偏振波/y偏振波时,对应的出射x偏振波/y偏振波为0,以使该双端口模型形成为具有最大线偏振转换效率的等效PT对称超表面结构。本发明利用基于等效增益的PT对称超表面实现电磁波偏振转换,无需材料具有真实增益或要求结构中振子的损耗不同,能简化材料使用和结构设计。
背景技术
偏振作为电磁波的一个重要自由度,调控偏振对实现光学通信、增强成像质量、提高无线传能传感效率,以及实现例如量子计算等先进技术方面有重要意义。传统的偏振调控器件往往具有体积大、效率低等缺点,随着技术的发展,人们对小型化、高效率且结构简单的器件的需求与日俱增。
近年来,非厄米物理和宇称-时间(Parity-time,PT)对称性的概念引起了人们极大地兴趣。满足PT对称性的系统可以具有实数本征值,奇异点(Exceptional point,EP)是PT对称相变点,该点处本征模式自正交,具有固有手性,可以与圆偏振波相联系,这为偏振转换提供了新的方法。因此,随着超表面的发展,已经有很多研究将非厄米和PT对称超表面用于偏振转换。
但是,传统的PT对称系统为了实现偏振转换需要平衡真实增益和损耗,而获取真实增益通常较为困难。另一方面,如果在无源超表面中构建PT对称,通常要求振子的损耗不同,会使得结构较为复杂。
实现思路