用于完美异常反射的双极化全金属超栅

我们从理论上表述并实验演示了由金属介质中周期性矩形沟槽构成、用于完美异常反射的超栅（MGs）的设计。利用模式匹配，推导出一种用于此类含每周期多个任意排布沟槽的 MGs 分析与综合的半解析方案。遵循典型的 MG 设计思路，我们利用该形式识别相关的 Floquet-Bloch（FB）模式，并便捷地给出抑制杂散散射的约束条件，将结构的几何自由度（DOFs）直接与期望功能相关联。求解该约束方程组进而给出详细的、可制备的 MG 设计，而无需任何全波优化。除提供以全金属构型实现高效波束偏转的手段外，我们表明矩形（二维）沟槽构型能够同时操控横电（TE）与横磁（TM）极化场，这是迄今常见基于印刷电路板的微波 MGs 所不具备的。此外，我们强调了 TE 极化性能上的一个物理限制，使其无法在任意期望角度实现完美异常反射。这些能力通过三个采用标准计算机数控（CNC）机床加工的 MG 原型得到验证，展示了多衍射模式的单极化与双极化控制。这些结果使 MGs 可用于更广的应用范围，其中需要双极化控制，或偏好全金属器件（例如星载系统或高工作频率下）。