1.一种基于几何相位的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,包括:金属接地层;
设置在所述金属接地层上的介质层;
以及由多个单元结构组成的阵列层,所述阵列层设置在所述介质层上;
其中,每个所述单元结构均包括一个金属谐振贴片和一个石墨烯层;所述金属谐振贴片为各向异性结构,其形状为类“I”型结构;
所述多个单元结构是从至少两种以上的基础单元中选取并排布而成,所述基础单元具有相同的几何结构,但其各自的金属谐振贴片相对于一参考轴具有一预设的、不尽相同的旋转角度,以基于几何相位原理对入射的圆极化电磁波产生不同的相位响应;
所述石墨烯层的费米能级可通过外部施加的偏置电压进行电学调控,以使所述超表面在至少以下两种工作模式之间切换:反射模式:在第一费米能级下,超表面呈现高反射特性,所述阵列层中的单元结构排布对入射电磁波产生预设的相位梯度分布,以实现对反射波束的操控;
吸波模式:在第二费米能级下,超表面呈现高吸收特性,对入射电磁波的反射被显著抑制;
所述第一费米能级为0eV,在所述反射模式下,超表面的反射幅度高于80%;所述第二费米能级为1.0eV,在所述吸波模式下,超表面在特定频率点的电磁波吸收率高于95%。
2.如权利要求1所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,所述基础单元包括八种,其各自金属谐振贴片的旋转角度以22.5°为步进间隔,共同构成3比特编码单元,以实现对反射电磁波0至360°范围内的相位覆盖。
3.如权利要求1所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,所述超表面工作于太赫兹频段。
4.如权利要求1所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,在所述反射模式下,所述超表面对左圆极化波和右圆极化波均能实现独立的相位编码调控。
5.如权利要求1所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,在所述反射模式下,通过将具有不同相位响应的单元结构以特定的编码序列进行排布,所述超表面用于实现以下至少一种功能:波束分裂、异常波束偏转、或涡旋波束生成。
6.如权利要求5所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,所述超表面用于生成涡旋波束,其单元结构的排布方式为:将至少四种具有90°相位差的基础单元以螺旋方式进行空间排列,以生成携带轨道角动量的涡旋波束。
7.如权利要求6所述的石墨烯三比特多功能编码超表面,其特征在于,通过将用于生成涡旋波束的相位分布与一个梯度相位序列进行傅里叶卷积叠加,所述超表面用于同时生成多个朝向不同方向传播的涡旋波束。