利用空间板缩小梯度折射率透镜天线系统

光学系统的小型化是整个电磁波谱领域持续面临的挑战。虽然利用超材料可以减小光学元件本身的厚度，但占据系统大部分体积的往往是这些元件之间的空隙——它们是光学系统不可或缺的组成部分。最近，一种名为“空间板”的新型光学元件被提出，它可以用更薄的光学元件替代一段自由空间，并模拟自由空间的光学响应函数，从而有望大幅缩小光学系统的体积。尽管已有一些空间板的概念验证演示，但它们尚未被应用于实际的光学系统中。在本工作中，我们使用一个定制设计的空间板来缩短梯度折射率（GRIN）透镜微波天线的长度。我们的天线设计工作频率为 23.5 GHz，通过集成非局域超材料空间板，天线馈源与 GRIN 透镜之间的距离几乎缩短了一半。我们发现，传统天线和空间压缩天线的辐射方向图非常相似，交叉极化极低，引入空间板后旁瓣电平仅有轻微增加。我们的工作是空间板集成到功能性光学系统中的首个实例，凸显了该概念在减小光学系统物理尺寸方面的潜力。