基于拓扑优化的薄液晶灵活调控太赫兹波编码超表面
摘要
提出并研究了一种基于拓扑优化设计的太赫兹薄液晶（LC）编码超表面。基于遗传算法对金属谐振图案进行拓扑优化，设计了一种薄厚度反射型2 bit LC编码超表面单元，LC层厚度仅为14 μm，克服了利用多层LC或LC谐振切换机制实现多比特编码外部馈电系统复杂的缺点，同时具有较快的响应速率。基于设计的LC 2 bit编码超表面单元，利用遗传算法对阵列编码排布进行逆向设计，增强波束调控的主动性和灵活性，仿真实现了0.394 THz处波束赋形和涡旋波束的功能。结果表明：对于波束赋形，该超表面单元不仅可以实现俯仰角在0°~30°范围内、方位角在0°~360°范围内任意角度的单波束和多波束的调控，还可以对多波束的各个目标波束进行独立调控，同时扫描和跟踪多个目标，实现对太赫兹波束更优性能的调控；对于涡旋波束，该超表面单元可以产生拓扑荷数l=±1、±2、±3且模式纯度大于70%的涡旋波束，同时可实现俯仰角在0°~30°范围内、方位角在0°~360°范围内任意角度的单涡旋和多涡旋波束的灵活调控。
引用本文（GB/T 7714）
张亚杰 Zhang Yajie, 栾迦淇 Luan Jiaqi, 李潮龙 Li Chaolong, 等. 基于拓扑优化的薄液晶灵活调控太赫兹波编码超表面[J]. Acta Optica Sinica, 2024.
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