基于分数阶LSSP的环形电桥实现同相和反相的功率分配

目前，研究人员基于人工局域表面等离激元（LSSP）发展了传感器、带通滤波器、隐身斗篷、天线、涡旋波束发射器、平面波导、隔离器、环形器、定向耦合器、斯格明子发生器等微波功能器件。近日，北京大学刘濮鲲教授-杜朝海研究员团队提出基于分数阶LSSP的环形电桥，它可以实现同相和反相的功率分配。得益于LSSP亚波长压缩和局域场增强的特性，相比于传统的环形电桥，它具有体积小的优势。

结构示意图 它是一个四端口元件，由一个圆光栅和四个间隔60°的磁耦合器组成。目前，激励LSSP的方法有单极天线、平面波、人工表面等离激元（SSP）、微带线和磁耦合器等，本文采用磁耦合器激励LSSP（Opt. Express 29, 25189-25201 (2021)）。与其它LSSP功能器件不同，环形电桥基于分数阶LSSP工作，TE4.5,1和TE7.5,1。

1.端口输入仿真结果 当1端口输入微波信号时，2端口和4端口输出等幅反相（180°）信号，3端口成为隔离端口，没有信号输出。

2.端口输入仿真结果 当2端口输入微波信号时，1端口和3端口输出等幅同相（0°）信号，4端口成为隔离端口，没有信号输出。

实验结果 团队在微波频段开展实验，实验结果和仿真结果很好吻合。

任意分数阶LSSP的激励 通过调节磁耦合器之间的电长度，可以实现任意分数阶LSSP的个性化定制。如图所示，TE3.5,1-TE8.5,1的所有分数阶LSSP被成功激励，基于这些模式，环形电桥都可以正常工作。作为一种新型的微波功能器件，基于分数阶LSSP的环形电桥拓展了LSSP的应用，丰富了LSSP的拓扑性质。 研究工作以“Fractional-Order Localized Spoof Surface Plasmons for In-Phase or Out-of-Phase Power Division”（用于同相和反相功率分配的分数阶人工局域表面等离激元）为题，发表在Wiley出版社旗下期刊《Advanced Theory and Simulations》（影响因子：4.1）。

审核编辑：郭婷