CN112042059A - 用于光束控制的等离子体表面散射元件和超表面 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于光束控制设备的系统和方法，该光束控制设备包括光发射器和/或接收器，以发射和/或接收来自光学反射表面的光辐射。可调等离子体谐振波导的阵列以小于光学工作波长的元件间间距被布置在表面上。控制器将电压差的模式应用于可调等离子体谐振波导。电压差的模式对应于用于反射光电磁辐射的亚波长反射相位模式。可调等离子体谐振波导的一实施方案包括从表面延伸的第一金属轨和第二金属轨。金属轨彼此间隔开以在它们之间形成沟道。电可调电介质设置在该沟道内。

Description

用于光束控制的等离子体表面散射元件和超表面
优先权申请的所有主题通过引用并入本文，只要这样的主题与其不矛盾即可。
技术领域
本公开涉及可重构天线技术。具体地，本公开涉及在光学频率下可操作的可重构反射型天线元件。
附图说明
图1A示出了具有可调等离子体谐振波导(adjustable plasmonic resonantwaveguides)的光学表面散射天线设备的简化实施方案。
图1B示出了从具有绝缘体和反射器的表面延伸的单个可调等离子体谐振波导的示例。
图1C示出了图1B的可调等离子体谐振波导内的电能和磁能密度的概念性表示，其具有相对于横向磁(TM)极化的法线约70°的光激发。
图2A示出了光学表面散射天线设备的简化实施方案，该光学表面散射天线设备在每个可调等离子体谐振波导下方均具有反射器贴片。
图2B示出了从具有绝缘体和嵌入式反射器贴片的表面延伸的单个可调等离子体谐振波导的示例。
图2C示出了图2B的可调等离子体谐振波导内的电能和磁能密度的概念表示。
图3A示出了光学表面散射天线设备的简化实施方案，该光学表面散射天线设备在每个可调等离子体谐振波导下方均具有带凹口的反射器。
图3B示出了从具有绝缘体和带凹口的反射器的表面延伸的单个可调等离子体谐振波导的示例。
图3C示出了图3B的可调等离子体谐振波导内的电能和磁能密度的概念表示。
图4A示出了具有n个下伏的布拉格(Bragg)反射器的光学表面散射天线设备的简化实施方案。
图4B示出了从布拉格反射器表面延伸的单个可调等离子体谐振波导的示例。
图4C示出了图4B的可调等离子体谐振波导内的电能和磁能密度的概念表示。
图5A示出了光学表面散射天线设备的简化实施方案，该光学表面散射天线设备具有在每个可调等离子体谐振波导下方的多沟道宽度反射器贴片。
图5B示出了从具有绝缘体和嵌入式多沟道宽度反射器贴片的表面延伸的单个可调等离子体谐振波导的示例。
图6示出了单个可调等离子体谐振波导的一个示例的反射相位的近似值，其是电可调电介质的折射率的函数。
图7示出了高Q可调等离子体谐振波导的一个示例的反射光谱的近似。
图8示出了经由类似于图1A中所示的天线的光学表面散射天线可能的反射光辐射的可控波束的简化图。
图9示出了全息超表面(metasurface)、控制逻辑、存储器以及用于形成发射和/或接收光学表面散射天线系统的输入/输出端口。
图10示出了具有用于特定工作带宽的示例性尺寸的可调等离子体谐振波导的示例。
图11A示出了具有光学发射器或接收器的可调光学表面散射天线设备的示例。
图11B示出了发射器(或接收器)经由来自包括可调等离子体谐振波导的可调光学表面的可控制光束发射(或接收)光辐射。
图12示出了具有光学透明窗口的封装的固态可控光束天线系统的示例性实施方案。
具体实施方式
在各个实施方案中，可重构天线利用超材料表面天线技术(MSAT)。例如在美国专利公开号2012/0194399中描述了超材料表面天线，其也称为表面散射天线和超表面天线，该公开内容通过引用整体结合于此。在美国专利公开No.2014/0266946、No.2015/0318618、No.2015/0318620、No.2015/0380828和No.2015/0372389中描述了具有参考波或馈电波的表面散射天线的其他元件、应用和特征，通过引用将其每一个的全部内容并入本文。在例如美国专利公开No.2015/0162658中描述了利用自由空间参考或馈电波的相关系统的示例，该申请的全部内容也通过引用合并于此。
本文所述的系统和方法利用自由空间馈送配置来照射反射表面。反射表面装有可调等离子体谐振波导。在整个本公开中，对于涉及用自由空间参考波照射表面以提供具有特定场模式的反射出射或透射波的每个公开实施方案，还考虑了一种互惠实施方案，该实施方案涉及从表面反射入射或接收波，然后根据特定的场模式检测反射波。更一般而言，本文描述的天线系统和方法可以用于经由同一设备进行发送和接收(收发)，仅发送，仅接收，或经由一个设备进行发送并且经由单独但相似的设备进行接收。为了简洁起见，可以将这样的设备和方法描述为仅发送或仅接收，但应理解可以考虑接收和/或发送的其他组合。
当前描述的系统和方法以比上述许多出版物更高的频率运行。具体地，本文描述的系统和方法在红外和/或可见频率范围内操作。如本文所使用的，近红外、红外、可见和近紫外频率通常可以被称为“光学”频率和波长。当工作频率按比例增加到光学频率时，各个散射元件的尺寸和相邻散射元件之间的间距按比例缩小，以保留该技术的亚波长(例如超材料)方面。在光学频率下操作的相关长度标度可以为微米级或更小量级。通常，特征尺寸小于常规印刷电路板(PCB)工艺的典型长度标度。因此，可以使用微光刻和/或纳米光刻工艺来制造本公开的许多实施方案，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)制造方法。
本系统和方法利用与上述许多出版物基本不同的结构。具体地，本文描述的系统和方法涉及金属和电介质的等离子体界面。本文所述的光学表面散射天线的各种应用包括但不限于经由光检测和测距(LiDAR)成像、经由结构化照明成像、自由空间光通信(例如，单波束和多路输入多路输出(MIMO)配置，以及指向和跟踪以进行自由空间光通信。
在多种实施方案中，用可调等离子体谐振波导填充可重构天线孔径。表面等离子体激元是一种非辐射电磁波，其于在光学频率下具有负介电常数的材料(例如，诸如金、银、铂、铝等等之类的等离子体金属)与在光学频率下具有正介电常数的材料(例如电介质)之间的界面处传播。因此，可调等离子体谐振波导可被实现为夹在两个金属轨之间的具有可调节的介电常数的电介质。
应当理解，电介质在光学频率下的介电常数与电介质的介电常数相关，其也与电介质在光学频率下的折射率密切相关。因此，高Q等离子体谐振波导的电介质的折射率的适度变化导致高Q等离子体谐振波导的(一个或多个)谐振波长的显著偏移。对于给定的介电常数变化，Q系数越高，谐振的位移越大。
假设在等离子体谐振波导的谐振附近有固定的工作频率，则来自天线系统的散射场的相位和/或振幅可以根据各个等离子体谐振波导的调整后的介电值而变化。尽管通过劳伦兹谐振使相位和幅度相关，但是孔径上的场的相位可以用于全息和/或波束形成设计。下文所述的系统和方法无需添加额外的移相器即可实现可观的控制。
可调谐介电材料(例如，电可调介电材料)的折射率调制范围基于材料选择而受到限制。具有可调辐射或散射元件阵列的天线孔径可以具有高Q、低损耗、亚波长等离子体谐振波导。
在多种实施方案中，本文描述了用于散射和/或辐射的可调谐等离子体谐振波导，其具有相对较高的Q，低损耗并且可充分调谐以提供全相位或近全相位控制。作为特定示例，表面可以配置有多个可调等离子体谐振波导。可调谐等离子体谐振波导的元件间间距可以小于例如工作带宽内的光学工作波长。该表面可以包括光反射表面，以反射工作带宽内的光电磁辐射。
在一实施方案中，等离子体谐振波导可以包括从表面延伸的第一金属轨和从表面延伸的第二金属轨。第一金属轨和第二金属轨可包括支撑表面等离子体激元的金属(例如银、金和/或铝)的一种或多种组合。在某些情况下，可以使用其他等离子体金属，例如铜、钛和/或铬。可以将电可调电介质设置在第一金属轨和第二金属轨之间的沟道中，以形成可调等离子体谐振波导。可以通过改变施加到电可调电介质上的电压来调谐或调整可调等离子体谐振波导。
每个金属轨的长度可以大于宽度。每个细长轨道的长度也可以大于每个金属轨道从表面延伸到的高度。每个细长金属轨的宽度可以小于、等于或大于高度，具体取决于具体配置。细长的金属轨可以垂直于表面或相对于表面成一定角度延伸。根据随后的描述，细长的金属轨可以表现为在表面的两端或两边缘之间延伸的壁或脊。第一金属轨可以基本平行于第二金属轨，并且电可调电介质可以设置在由第一金属轨和第二金属轨限定的沟道内。
如前所述，每个可调等离子体谐振波导可以包括从表面延伸到高度H的第一金属轨和第二金属轨。每个金属轨可以具有宽度W和长度L，其中长度L远远大于高度H和/或宽度W。每个等离子体谐振波导可以由两个基本平行的金属轨限定，所述两个基本平行的金属轨彼此基本平行并且由沟道宽度C间隔开。电可调介电质可以放置在沟道内。在一些实施方案中，电可调电介质可以填充至金属轨顶部的沟道，而在其他实施方案中，电可调电介质可以仅部分填充沟道。
可变电压差可以被施加(例如，经由控制器)到每个可调等离子体谐振波导的第一金属轨和第二金属轨。可以基于所施加的电压差来改变电可调电介质的介电常数。每个电压差可以对应于不同的介电常数和相关联的折射率，并且每个介电常数或折射率可以对应于每个单独的可调等离子体谐振波导的唯一反射相位。
在多种实施方案中，表面可以包括光学反射和导电表面，例如金属表面。作为特定示例，该表面包括通过绝缘层与金属轨分开的铜层。在另一示例中，细长的铜贴片可以在每个可调等离子体谐振波导的一个或多个沟道下方延伸。光学反射表面可以位于基板下方或嵌入基板内。基板可以是光学透明的，或者可以在工作带宽内的波长处吸收大部分能量。在一些实施方案中，基板可以基本上被反射金属覆盖。该材料可以取决于工作带宽和/或其他期望的反射率特性。适用于各种工作带宽的金属的示例包括铜、银、金、镍、铱、铝等。
在一些实施方案中，基板上的反射贴片或反射涂层可以形成为具有多于一层材料的高反射贴片或涂层(例如，具有高折射率的第一层和具有低折射率的第二层)。例如，表面可以包括具有高折射率和低折射率的电介质的交替层。这样的反射器可以被配置为布拉格反射器或称为布拉格反射器。
如前所述，该表面可以包括完全覆盖有反射材料作为层的基板。在其他实施方案中，该表面可以包括基板，该基板包括反射材料作为嵌入层。在其他实施方案中，具有与可调等离子体谐振波导的尺寸相对应的尺寸的反射材料贴片基本上位于每个可调等离子体谐振波导的下方。在一些实施方案中，非导电层(例如，二氧化硅)可以将反射贴片或反射层(其可以是导电的)与金属轨和电可调节的电介质分开。
表面上的可调等离子体谐振波导的布置可被描述为超表面，其中每个可调等离子体谐振波导用作超材料设备，该设备具有相对于工作带宽的亚波长部分。因此，相邻可调等离子体谐振波导之间的元件间间距通常小于工作带宽内的最小波长的一个波长(例如，四分之三的波长或二分之一的波长)。在一些实施方案中，元件间间距可以显著小于二分之一波长(例如，五分之一、十分之一或更小)。
可调等离子体谐振波导可以布置成一维阵列，该一维阵列垂直于每个可调等离子体谐振波导的长度限定。如前所述，可调等离子体谐振波导可以是细长的以从表面的一端或边缘延伸到表面的另一端或边缘。在一些实施方案中，细长的可调等离子体谐振波导的一维阵列可以形成在表面上，而每个可调等离子体谐振波导的一端或两端都没有延伸到表面的边缘。即，可调等离子体谐振波导的一维阵列可以被定位在具有比每个可调等离子体谐振波导的长度和/或可调等离子体谐振波导的阵列的总宽度更大的尺寸的表面上。
在一些实施方案中，基本上细长的金属轨可以彼此基本平行地以基本均匀的间隔布置，并且电可调电介质可以设置在由相邻金属轨限定的每个沟道内。在这样的实施方案中，许多可调等离子体谐振波导可以与相邻的可调等离子体谐振波导共享金属轨。
可调等离子体谐振波导的谐振可以至少部分取决于金属轨的高度、宽度和/或长度。因此，可以选择金属轨的尺寸中的一个或多个以获得目标工作带宽、目标谐振带宽、可调等离子体谐振波导的目标Q因数和/或其他目标功能。
为了提供具体示例，细长的金属轨可以从表面延伸到介于约300至1500纳米之间的高度。例如，对于包括905纳米的工作波长的实施方案，细长的金属轨可以从表面延伸到400纳米的高度。在另一实施方案中，对于包括905纳米的工作波长的实施方案，细长的金属轨可以从表面延伸到600纳米的高度。对于包括较长波长(例如1550纳米)的工作带宽，细长的金属轨可以分别从表面延伸到用于二阶或三次谐波实施方案的约700或1050纳米的高度。在其他实施方案中，可以使用超过1500纳米的壁细长金属轨。如下所述，细长壁的确切高度可以适合于特定的频率或频带和/或获得各种目标谐振特性。
每个细长金属轨的宽度可以在约50和300纳米之间。作为示例，每个细长金属轨可具有约150纳米的宽度。每个细长的金属轨道可以与相邻的细长的金属轨道间隔开100至200纳米之间的沟道间隔或沟道宽度。在各种实施方案中，细长金属轨之间的间隔可以是均匀的、模式化的、随机的或伪随机的。
如本文所述，可调等离子体谐振波导可以共享金属轨。因此，可调等离子体谐振波导的元件间间距或节距可被描述为第一可调等离子体谐振波导的沟道的中心与第二可调等离子体谐振波导的沟道的中心之间的距离。在沟道和等离子体金属轨的宽度均匀的实施方案中，元件间间距或节距可以等于沟道和单个等离子体金属轨的组合宽度。
在一示例中，在成排的可调等离子体谐振波导的端部处的可调等离子体谐振波导(即可调等离子体谐振波导的一维阵列)仅共享一个细长的金属轨，而所有其他可调等离子体谐振波导在任一侧与相邻的可调等离子体谐振波导共享两个细长的金属轨。在这样的实施方案中，基本彼此平行布置的100个细长金属轨可以在一维阵列中形成99个可调等离子体谐振波导。
每个细长金属轨的高度和宽度尺寸可以基于工作带宽内的一个或多个波长的目标谐振和/或Q因数。可以选择可调等离子体谐振波导的总数和每个可调等离子体谐振波导中的金属轨的长度，以获得用于天线设备的目标反射表面。
尽管上述实施方案设想了表面上的细长金属轨的一维阵列，但是在一些实施方案中，细长壁可以布置成具有任何行数的任何数量的列以形成M×N可调等离子体谐振波导阵列。控制系统可以包括电路矩阵，以选择性地寻址每个可调等离子体谐振波导，以在成对的细长金属轨之间提供电压差。在其他实施方案中，细长金属轨可以布置在同心环中或作为多边形的同心侧面。例如，细长的金属轨可以是弯曲的，使得同心环是圆形的。可替代地，细长的金属轨可以是直的并且布置为诸如六边形、八边形等等之类的多边形的同心侧面。
在一些实施方案中，细长的金属轨可以具有基本矩形的底部，但是侧面可以稍微向内张开(或向外张开)。在不背离目前描述的实施方案的范围和功能的情况下，制造中的缺陷或可量化的或预期的制造伪影可能导致金属轨和/或沟道不是完美的矩形。例如，金属轨可具有平坦的壁、底部或顶部，或者可替代地，它们可略微凸出或凹入而不会背离当前描述的实施方案的范围。
在一些实施方案中，每个金属轨的底部可以比每个金属轨的顶部稍微更大或更小，使得每个金属轨的形状可以像细长的截棱锥或倒置的细长的截棱锥。在某些情况下，这种形状变化可以是制造或蚀刻的产物。例如，尝试使用化学或物理蚀刻来创建矩形底部可能会导致形状稍有畸形，其中边缘和底部以及顶部呈圆形，顶部可能不具有与底部相同的面积。
可调等离子体谐振波导可以被配置为具有针对特定频带并且基于布置在沟道内的电可调电介质选择的谐振和Q因数。多个可调等离子体谐振波导中的每个可以被配置为具有介于约5到100之间的Q因数的“高Q”。例如，多个可调等离子体谐振波导中的每个可以具有介于约10到100之间的Q因数。在一特定实施方案中，多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有约20的Q因数。
如前所述，细长金属轨可以间隔开对应于光学工作带宽内的频率内的基频谐波模式的沟道宽度。在这样的实施方案中，可以在沟道宽度上实现一个波腹。金属轨的高度也可以对应于基波谐波模式，使得沟道内的磁场波腹数是1乘以沿沟道长度可以实现的磁场波腹数。
可替代地，可以选择金属轨的高度以对应于二次谐波模式，从而可以在表面和金属轨的顶部之间的沟道内实现两个磁场波腹。在这样的实施方案中，可以在单个可调等离子体谐振波导内实现的磁场波腹的数量等于2乘以沿着沟道的长度可以实现的磁场波腹的数量。对于容纳两个磁场波腹的更宽的沟道，单个可调等离子体谐振波导中可以实现的磁场波腹的数量等于4乘以沿着沟道长度可以实现的磁场波腹的数量。因此，可在每个可调等离子体谐振波导的两个金属轨之间的电可调电介质中形成的磁场波腹的总数是(i)沟道宽度，(ii)距表面的竖直高度，以及(iii)金属轨的长度的函数。可以选择高度、沟道宽度和长度的任意组合，以在给定的尺寸上获得基波模式、二次谐波模式、三次谐波模式...等等。
在多种实施方案中，反射的电磁辐射(例如，光辐射)的相位取决于设置在成对的金属轨之间的电可调电介质的折射率。可以基于施加到一个或两个金属轨上的偏置电压来动态地选择和调节电可调电介质的折射率以及相关的介电常数(permittivity)和介电常数(dielectric constant)，以在电可调电介质上产生电压差。
控制器可以用于选择性地将电压差施加到阵列中的单个或成组的可调等离子体谐振波导。施加到可调等离子体谐振波导的阵列的电压差的模式对应于可调等离子体谐振波导的折射率的模式，该折射率的模式进而对应于可调等离子体谐振波导的反射相位的模式。由于可调等离子体谐振波导的亚波长间隔和元件尺寸，可调等离子体谐振波导的反射相位的模式对应于入射光辐射的特定反射模式。
因此，所施加的电压差的成组的模式对应于入射光辐射的成组的反射模式。可以为在发射和接收应用中的光束形成确定所施加的电压差的模式。通过将可确定的电压差的模式施加到单个或成组的可调等离子体谐振波导上，可以获得目标波束形。
合适的电可调电介质的示例是液晶。在一特定实施方案中，可以在第一(低)电压和第二(较高)电压之间改变电压差，以使液晶的折射率改变大约百分之十。对于某些应用，另一种合适的电可调电介质是电光聚合物。电光(EO)聚合物材料基于二阶极化率(称为普克尔斯(Pockels)效应)表现出折射率变化，其中折射率调制与施加的静电场或射频电场成比例。这些材料通常是掺杂到聚合物主体中的小分子有机物，从而导致具有出色的溶液加工性能。指数调制由下式给出
Figure BDA0002749526520000101
在等式1中，n是线性折射率，E是施加的电场，r33是普克尔斯系数。由于电场受到电介质击穿的限制，因此合成化学和材料开发的目标是增大普克尔斯系数。现有技术材料的普克尔斯系数为约150pmA/，导致约2％的Δη/η的性能。更奇特的且最近开发的化学方法已经产生了电光聚合物，其有可能实现高达6％的折射率调制。既然影响是由于非线性极化率造成的，因此电光聚合物的响应时间非常快(几个fs)，从而导致设备调制速度>40GHz。其非线性系数由于相比于电光晶体材料(例如铌酸锂)较大，因此电光聚合物可用作调制器，从而实现高密度光子集成电路。
许多公司已经将电光材料的合成及其集成到诸如光波逻辑和Soluxra之类的马赫曾德(Mach-Zender)调制器中进行了商业化。结果，已经解决了与电光聚合物相关的许多挑战，例如热稳定性，长期运行以及非线性分子沿电场方向的有效极化(取向)。结果，在某些应用中，电光材料可以用作电可调电介质。在某些方法中，电光聚合物可能适用于其中可能需要MHz和GHz速率切换的应用，例如LiDAR单光束扫描和结构化照明，或具有全息图的自由空间光通信，其同时执行波束成形和数据编码(因此允许多用户MIMO方案)。
如前所述，液晶可以用作电可调电介质。液晶是一类广泛的有机材料，它们在折射率上表现出各向异性，这取决于分子的取向，并受到交流电场的控制。在广泛使用的向列型液晶中，超常折射率和普通折射率之间的调制可高达13％，超过了电光聚合物的性能。但是，由于折射率调制是由于整个分子的物理重新取向而发生的，因此在典型的液晶设备(如显示器)中，切换时间相对较慢(约10毫秒)，受液体的旋转粘度和弹性常数限制。
与微型显示器相比，在具有较小电极间距的几何形状和针对低粘度而优化的材料中，可以显著减少液晶的切换时间，使得在超表面结构中可以实现微秒的切换时间。由于弹性松弛，切换时间主要受到通断转换的限制，因此采用正交电极的设备几何形状可以进一步减少开关时间。
液晶材料的普遍性、其工业生产及其坚固性是与动态光学超表面一起使用的液晶的主要优点。在一些方法中，具有相对低的切换速度的液晶材料可能适合于提供用于自由空间光通信的动态全息图，其中光束可以在发射器和接收器的运动和振动的时间尺度上被操纵，通常在毫秒的时间尺度上被操纵。在其他方法中，具有相对较高的切换速度(例如，通过使用低粘度液晶和/或反电极几何形状增强的切换速度)的液晶材料可能适用于扫描LiDAR和/或基于结构化照明的计算成像，其中可能需要MHz速度。
在其他实施方式中，一种或多种类型的硫属化物玻璃可用作电可调电介质。硫属化物玻璃具有从结晶相到非晶相(其具有明显不同的电学和光学特性)的独特结构相变，其中短波红外光谱中的折射率调制超过30％。
硫属化物玻璃的相变是热诱导的，并且可以通过硫属化物的直接电加热来实现。一个示例是Ge2Sb2Tes(GST)，其在～200℃时变成结晶，并可以在～500℃的熔融淬火温度下切换回非晶态。除了这两个状态之间的大折射率调制(约30％)之外，另一个吸引人的特征是在没有任何其他电刺激的情况下可以保持材料状态。由于这个原因，GST可以用于非易失性电子存储器，并且已经被证明是全光存储器的组成部分。
在一些方法中，硫属化物玻璃材料可能适用于希望仅偶尔重新配置超表面并且仍提供良好的热稳定性和环境稳定性的应用。例如，在自由空间光链路中，可以通过对波束指向方向的低占空比变化来补偿发射器或接收器的逐渐漂移。同时，这些材料的大折射率调制允许使用较低Q的谐振器，从而简化设计并降低制造公差。
可以使用标准的CMOS兼容材料和工艺来制造本文所述的各种超表面结构。例如，金属反射器可以由诸如铝或铜之类的各种CMOS兼容金属制成，而不牺牲性能。在本文所述的实施方案中，最小特征尺寸为约100纳米，完全在深UV光刻的范围内。例如，现在40纳米节点技术已成为许多CMOS代工厂提供的商品化工艺，而英特尔(Intel)提供的定制代工厂服务则在14纳米节点上运行。此外，最近建立了一些专门致力于光电子集成的代工厂，例如AIM Photonics。
如前所述，可调等离子体谐振波导的特征尺寸可以针对工作带宽而变化，工作带宽包括可见光谱、红外光谱、近红外光谱、短波长红外光谱、中波长红外光谱、长波长红外光谱、远红外光谱以及各种电信波长(如微波及以后的波长)中的一部分。在一些实施方案中，可调等离子体谐振波导的阵列可以包括用于第一频带的第一组元件和用于第二频带的第二组元件。取决于在给定时间哪个频带可操作，可以利用一组或另一组。在其他实施方案中，两组元件可以同时使用。多组元件可以用于多个频带。
发射器可以将光辐射发射到反射表面。反射表面可以根据基于施加到可调等离子体谐振波导的阵列的电压差模式的反射模式(例如，波束成形的)来反射所发射的光辐射。类似地，入射波束成形的光辐射可以基于所施加的电压差模式由可调等离子体谐振波导的阵列接收。接收到的波束成形的光辐射可以被反射到接收器。在一些实施方案中，可调等离子体谐振波导的第一阵列可用于发射，而可调等离子体谐振波导的第二阵列可用于接收。在其他实施方案中，可调等离子体谐振波导的单个阵列可以被共享以用于接收和发射两者。
可调等离子体谐振波导的控制功能可以类似于其他超材料设备和超表面的控制。通过控制各个亚波长元件的相位(例如，反射相位)，可以实现波束成形。控制各个元件可以通过计算、优化、查找表和/或反复试验来实现。上面引用的和通过引用并入本文的公开内容提供了一些用于控制各个元件的合适示例。也可以使用本技术领域中已知的其他方法。实际上，许多现有的计算设备和基础设施可以与当前描述的系统和方法结合使用。
可以与本文公开的实施方案一起使用的一些基础结构已经可用，例如通用计算机、计算机编程工具和技术、数字存储介质以及通信链路。本文描述的许多系统、子系统、模块、部件等可以被实现为硬件、固件和/或软件。各种系统、子系统、模块和部件均根据其执行的功能进行了描述，因为存在如此多种可能的实现方式。例如，应当理解，可以单独地或组合地使用许多现有的编程语言、硬件设备、频带、电路、软件平台、网络基础设施和/或数据存储来实现特定的控制功能。
还应理解，本文描述的元件、设备、系统、子系统、部件、模块等中的两个或更多个可以组合为单个元件、设备、系统、子系统、模块、或部件。此外，许多元件、设备、系统、子系统、部件和模块可以被复制或进一步划分为离散的元件、设备、系统、子系统、部件或模块，以执行本文所述的那些子任务。本文描述的任何实施方案可以与本文描述的其他实施方案的任何组合相结合。实施方案的各种布置和组合在彼此不矛盾的程度上被考虑。
如本文所使用的，计算设备、系统、子系统、模块或控制器可以包括处理器，诸如微处理器、微控制器、逻辑电路等。处理器可包括一个或多个专用处理设备，例如专用集成电路(ASIC)、可编程阵列逻辑(PAL)、可编程逻辑阵列(PLA)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可自定义和/或可编程设备。计算设备还可以包括机器可读存储设备，例如非易失性存储器、静态RAM、动态RAM、ROM、CD-ROM、磁盘、磁带、磁、光、闪存或其他机器可读存储介质。可以使用硬件、软件、固件或其组合来实现或增强某些实施方案的各个方面。
在本文的附图中描述和示出了一些公开的实施方案的部件。可以以多种不同的配置来布置和设计其许多部分。此外，与一个实施方案相关联的特征、结构和操作可以应用于结合另一实施方案描述的特征、结构或操作或与之组合。在许多情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免使本公开的各方面不清楚。明确保留将任何描述的实施方案或特征添加到任何一个附图和/或作为新附图的权利。
在本公开内提供的系统和方法的实施方案并不旨在限制本公开的范围，而仅表示可能的实施方案。另外，方法的步骤不必一定以任何特定的顺序执行，甚至不必顺序地执行，步骤也不必仅执行一次。如前所述，就发射器而言的描述和变化同样适用于接收器，反之亦然。
图1A示出了具有多个细长等离子体金属轨150-164(白色矩形棱镜)的光学表面散射天线设备100的简化实施方案。在细长金属轨150-164之间的沟道内示出了电可调电介质(显示为灰色)。绝缘体195使细长的金属轨150-164与下伏的反射器190绝缘。在所示的实施方案中，绝缘体195和反射器190可以构成表面，细长的金属轨150从该表面延伸。在所示的实施方案中，细长的金属轨150-164从表面190和195的一端或边缘到另一端是细长的。在替代实施方案中，绝缘体195和/或反射器190可以比细长金属轨150-164延伸得更远。
图1B示出了从包括光学反射器197和绝缘体199的表面延伸的单个亚波长的可调等离子体谐振波导150的示例。如图所示，可调等离子体谐振波导150包括第一细长金属轨140，其从绝缘体199延伸至高度H，具有定义的宽度W和长度L。
如结合图1A所描述的，细长金属轨140可以在下伏表面的边缘之间延伸和/或比其宽度至少长几倍。第二相对的细长金属轨142基本平行于第一细长金属轨140。第一金属轨140和第二金属轨142可包括支撑表面等离子体激元的金属(例如银、金和/或铝)的一种或多种组合，因此可以称为等离子体金属轨。在一些实施方案中，可以使用其他等离子体金属，例如铜、钛和/或铬。
电可调节的(例如，可调谐的)电介质145被设置在第一金属轨140和第二金属轨142之间的沟道内。在一些实施方案中，电介质145可以全部布置在第一金属轨140和第二金属轨142的周围，但是它至少布置在第一金属轨140和第二金属轨142之间的沟道内。在一些实施方案中，绝缘体199可以包括二氧化硅，并且电可调电介质145可以包括液晶。在其他实施方案中，绝缘体199和电可调电介质145可以是相同的材料和/或甚至形成为单个部件。
可以选择第一金属轨140和第二金属轨142的宽度W和高度FI以获得特定的谐振频率调谐。此外，第一金属轨140和第二金属轨142之间的间隔(即，沟道的宽度)以及第一金属轨140和第二金属轨142中的每个的高度FI可以选择为对应于基频谐波模式、二次谐波模式等。可以选择尺寸，以在沟道的整个宽度上以及沿着沟道的高度在第一金属轨140和第二金属轨142之间获得目标磁场波腹数。可以相对于第一金属轨140和第二金属轨142的长度进行类似的尺寸选择。
如前所述，电轨道140和142、反射器197、绝缘体199和/或电介质145可以作为化学蚀刻、键合、微光刻工艺，纳米光刻工艺、CMOS光刻、PECVD、反应离子蚀刻、电子束蚀刻、溅射和/或类似工艺的一部分或与之结合形成。
如前所述，电可调电介质145可以包括液晶。在其他实施方案中，电可调电介质145可以包括电光聚合物、液晶、硫属化物玻璃和/或硅中的一种或多种。这些材料中的每一种对于工作带宽(即，光学工作带宽)可以具有静态或准静态的折射率。然而，通过向第一金属轨140和第二金属轨142中的一个或两个施加电压，两个金属轨140和142之间的电压差可使电可调电介质145经受电场。
可以基于期望的调谐机制、折射率调制(以下显示为百分比)和典型的频率响应来选择用于电可调电介质145的材料。下表1中显示了材料的四个一般类别的示例值。然而，应当理解，基于给定材料的特定种类或特性，可以获得不同的值。
材料 调谐机制 典型的Δn/n 典型的频率
电光聚合物 普克尔斯效应 ≈2-4％ ＞10GHz
液晶 可调双折射率 ≈13％ ≈100Hz
硫属化物玻璃 相变 ≈30％ ≈100MHz
硅 热光效应 ≈0.3％ ≈kHz-MHz
在选择可调材料时，可以考虑许多材料参数和折衷。一种材料参数是相对折射率调制(Δη/η)，它与元件可实现的局部相移高度相关。对于给定的谐振Q因数，具有较大折射率调制的材料可实现较大的相移。为了实现全相位调制，元件的谐振Q因数可以是Q＞η/Δη。通常，在材料的折射率调制和响应速度之间需要权衡。折射率调制为约30％的材料(例如液晶)通常具有约100Hz的响应速率，而基于普克尔斯效应的电光聚合物的折射率调制通常为6％或小于6％，但具有GHz响应速率。同时，如果需要高效的相位全息图，则该材料在工作波长下应具有较低的光吸收。
图1C分别示出了图1B的可调等离子体谐振波导内的电能量密度115和磁能量密度120的概念表示，其中以相对于横向磁(TM)极化的法线约70-80°的掠入射角激发光波长。可能的波长的示例包括例如大约905纳米或1,550纳米的光波长。可以使用各种各样的特定波长和/或波长带，其中具有相似的效果。
金属轨与电可调电介质的界面允许在每个可调等离子体谐振波导的上部与表面(特别是反射器)之间进行非辐射电磁波的等离子体发射。可以基于施加到沟道两侧的金属轨的电压差，动态地调节电可调介电质的介电常数。如图所示，在掠入射激发下，电场115和磁场120强烈地局限在第一金属轨140和第二金属轨142之间的电可调电介质145中。
图2A示出了光学表面散射天线设备200的替代的、简化的实施方案，该设备200具有形成沟道的多个细长等离子体金属轨250-264，在沟道内设置了电可调电介质。细长的金属轨250-264从其延伸的表面包括绝缘体290，在绝缘体290中嵌入了多个反射器贴片293(仅标记了其中的几个以避免使附图不清晰)。在所示的实施方案中，单个反射器贴片293位于多个可调等离子体谐振波导的每个沟道之下。嵌入式反射器贴片293可以是细长的以沿在细长的金属轨250-264之间的每个沟道的长度延伸。因此，反射器贴片293可以是细长的反射器贴片，其长度对应于细长的金属轨250-264和相关沟道的长度。
图2B示出了从表面延伸的单个亚波长的可调等离子体谐振波导250的示例，该表面包括嵌入在绝缘体290内的细长的光学反射器贴片293。如图所示，可调等离子体谐振波导250包括第一细长金属轨240，并且第二相对的细长金属轨242基本平行于第一细长金属轨240。第一金属轨240和第二金属轨242可以包含支撑表面等离子体激元的金属(例如银、金和/或铝、铜、钛和/或铬)的一种或多种组合。
如同在先前描述的实施方案中，电可调电介质245设置在第一金属轨240和第二金属轨242之间的沟道内。如前所述，电可调电介质245可以包括液晶。在其他实施方案中，电可调电介质245可以包括电光聚合物、液晶、硫属化物玻璃和/或硅中的一种或多种。在多种实施方案中，嵌入式反射器贴片293可以反射来自由第一金属轨240和第二金属轨242和设置在其间形成的沟道内的电可调电介质形成的可调等离子体谐振波导的电磁辐射。
图2C分别示出了图2B的可调等离子体谐振波导内的电能量密度215和磁能量密度220的概念表示，其中以相对于横向磁(TM)极化的法线约70-80°的掠入射角激发光波长。金属轨与电可调电介质的界面允许在每个可调等离子体谐振波导的上部与反射器贴片之间进行非辐射电磁波的等离子体发射。如前所述，可以基于施加到沟道任一侧上的金属轨的电压差来动态地调节电可调电介质的介电常数。如图所示，沟道下方的嵌入式反射器贴片293可能会影响电场和磁场。
图3A示出了光学表面散射天线设备300的另一替代的、简化的实施方案，该设备具有形成沟道的多个细长等离子体金属轨350-364，在该沟道中设置了电可调电介质。细长的金属轨350-364从其延伸的表面包括绝缘体390和下伏的反射层397。如图所示，在反射器层397中、在各个可调等离子体谐振波导的每个沟道下方形成凹口393。仅标记了一些凹口，以避免使图形不清晰。凹口293可延伸沟道的长度，并且具有与一个或多个沟道的宽度相对应的宽度。在所示的实施方案中，每个凹口293的宽度基本上等于其上方的沟道的宽度。在其他实施方案中，每个凹口293的宽度可以略大于或略小于每个沟道的宽度。
图3B示出了从包括在反射器层397中的细长切口393的表面延伸的单个亚波长可调等离子体谐振波导350的示例，反射器层397通过绝缘体层390与细长金属轨340和342分开。如同在先前的实施方案中，可调等离子体谐振波导350包括第一细长金属轨340和第二平行细长金属轨342。
在所示的实施方案中，反射器层397中的凹口393的宽度略大于其中设置有电可调电介质345的沟道的宽度。第一金属轨340和第二金属轨342可以包括支撑表面等离子体激元的金属的一种或多种组合(诸如银、金和/或铝、铜、钛和/或铬)。如同先前描述的实施方案中，电可调电介质345设置在第一金属轨340和第二金属轨342之间的沟道内。
图3C分别示出了图3B的可调等离子体谐振波导内的电能量密度315和磁能量密度320的概念表示，其中以相对于横向磁(TM)极化的法线约70-80°的掠入射角激发光波长。如前所述，可以基于施加到沟道任一侧上的金属轨的电压差来动态地调节电可调电介质的介电常数。如图所示，在下伏的反射器层393中的凹口393影响电场密度和磁场密度。介电间隔物(例如，绝缘体层390)可以位于等离子体波导中的磁场的节点处，以最小化相邻波导之间的耦合。
图4A示出了光学表面散射天线设备400的另一替代实施方案，该光学表面散射天线设备400具有形成沟道的多个细长等离子体金属轨450-464，在该沟道中设置电可调电介质。细长金属轨450-464从其延伸的表面490包括具有低折射率和高折射率的电介质的交替层(示出为亮和暗填充模式的交替层)。具有低折射率的电介质和具有高折射率的电介质的交替层产生布拉格反射器，以反射天线设备400的工作带宽内的光波长。在多种实施方案中，可以调整层的数量(即，附加或少于图示的层数)以达到目标反射效率。
图4B示出了从包括多层电介质的表面延伸的单个亚波长可调等离子体谐振波导450的示例。分层的电介质表面提供布拉格反射器以反射天线工作带宽内的光波长，并且包括具有相对较高的折射率的电介质491、493和495，这些电介质491、493和495可以全部或可以不全部具有相同的折射率，这些电介质491、493和495与具有相对低的折射率的电介质492、494和496交错，这些电介质492、494和496也可以全部或可以不全部具有相同的折射率。层的数量可以变化，并且点被示出以说明层的数量可以比图示中适合的数量大得多。作为示例，在一特定实施方案中，利用了17层。
如同在先前的实施方案中，可调等离子体谐振波导450包括第一细长金属轨440和基本平行的第二细长金属轨442。电可调电介质445设置在其间的沟道内。第一金属轨440和第二金属轨442可以包括支撑表面等离子体激元的金属的一种或多种组合。电触点可以连接到每个金属轨，以选择性地向其施加电压差。
图4C分别示出了图4B的可调等离子体谐振波导内的电能量密度415和磁能量密度420的概念表示，其中以相对于横向磁(TM)极化的法线约70-80°的掠入射角激发光波长。如前所述，可以基于施加到沟道任一侧上的金属轨的电压差来动态地调节电可调电介质的介电常数。
图5A示出了光学表面散射天线设备500的替代的、简化的实施方案，其具有形成沟道的多个细长等离子体金属轨550-564，在该沟道中设置了电可调电介质。细长的金属轨550-564从其延伸的表面包括绝缘体590，多个反射器贴片593嵌入其中。在所示的实施方案中，单个细长的反射器贴片593位于各种可调等离子体谐振波导的每三个沟道的下面。
嵌入式反射器贴片593可以是细长的以在沿细长的金属轨550-564之间的每个沟道的长度延伸。图2B示出了一个实施方案，其中每个嵌入式反射器贴片的宽度对应于单个沟道的宽度。替代的实施方案可包括对应于任何数量的沟道的嵌入式反射器贴片。在一些实施方案中，每个反射器贴片的宽度可以变化，使得一些反射器贴片跨越单个沟道，另一些反射器贴片可以跨越两个或三个沟道，并且还有一些反射器贴片甚至可以跨越更多的沟道。
图5B示出了从表面延伸的三个亚波长可调等离子体谐振波导550的示例，该表面包括嵌入在绝缘体590内的细长的光学反射器贴片593。细长的光学反射器贴片593具有与三个可调等离子体谐振波导550的宽度相对应的宽度。每个可调等离子体谐振波导550包括电可调电介质545、547和551，该电介质545、547和551放置在两个相对的金属轨540、542、549和553之间的沟道内。
图6示出了单个可调等离子体谐振波导的有效反射相位与电可调电介质的折射率的函数关系的近似。如图所示，可调等离子体谐振波导的反射相位可基于电介质的折射率而显著变化。如图所示，接近2π的相位调制是可能的，而折射率调制仅为7％。
图7示出了高Q可调等离子体谐振波导的反射光谱的近似。在所示示例中，通过谐振的高Q(Q＝64)可以实现对电介质折射率的这种高灵敏度。本文所述的设备表现出反射相位对设置在第一金属轨和第二金属轨之间的沟道中的电可调电介质的折射率的高灵敏度。高灵敏度以及调谐或调节电介质的折射率的能力促进了本文所述的动态超表面的功能。
在说明性实施方案中，高Q介电谐振被用来定义一维波束成形全息图。一维全息图的使用仅是为了方便说明，并且其他实施方案提供了二维全息图。在一种方法中，可以例如通过使用Gerchberg-Saxton算法来计算全息图相位，同时由于超表面元件的洛伦兹谐振性质而在全息图的平面中施加相位幅度约束。在每个介电谐振元件处计算出的相位与每个介电谐振元件的可调折射率的折射率高度相关。
通过调节折射率，可以获得对应于特定全息照相相位的折射率模式。每个介电谐振元件的折射率可以被映射到特定施加的电压差。因此，施加的电压差的每种模式对应于唯一的折射率模式和相应的相位全息图。
图8示出了经由类似于图1A中所示的天线的光学表面散射天线800可能的反射光辐射的可控波束850的简化图。如图所示，绝缘体层895将多个可调等离子体谐振波导与下伏的反射器890分开。
图9示出了在包括绝缘体和反射器的表面990的顶部上的14个可调等离子体谐振波导的阵列900的简化实施方案。尽管该简化阵列900仅示出了14个可调等离子体谐振波导，但是功能实施方案可在一维阵列中包括数千、数万、数十万、甚至数百万的可调等离子体谐振波导，如图各种行和列所示出或组织的。例如，3厘米宽的天线可以包括数以万计的可调等离子体谐振波导(例如，对于350纳米的设备，约为90,000)。较大的天线可能会包含一定比例的较大数量的可调等离子体谐振波导，具体取决于给定工作带宽的特征尺寸。在所示的实施方案中，每个金属轨902-914被两个可调等离子体谐振波导共享，而两个末端金属轨901和915不共享。
金属轨901-915中的每一个可以连接到电线以提供特定的电压值，从而在设置在相邻金属导轨910-915中的每对之间形成的沟道内的电可调电介质内感应出所需的电场。在一些实施方案中，从一端施加到另一端的电压值连续增加。
例如，假设在每组相邻的金属轨之间需要高达1.5伏的电压差，则对于包括15个金属轨901-915的所示实施方案，则从一端(金属轨901)的-10伏到另一端(金属轨915)的+11伏的电压范围是足够的。在一些实施方案中，1.5伏电压差可能不能提供足够的可调范围，并且可以利用相邻金属轨之间的较高的电压差。在其他实施方案中，1.5伏特可以提供比所需更大的范围，因此可以采用更低的电压差。在采用几十、几千或者甚至数以万计的金属轨的实施方案中，电压模式可以重复多次。例如，10个金属轨可以利用从-5伏到+5伏的电压范围。每组10个金属轨的开始和结尾处的相邻金属轨可能会遇到全10伏的电压差，并且可能会或可能不会与遇到“正常”电压差的其他可调等离子体谐振波导以相同的方式起作用。在液晶是电可调节材料的实施方案中，较小的电压范围可能就足够了，因为液晶仅响应于电场的大小。
如图所示，多个可调等离子体谐振波导900可以构成全息超表面950。控制逻辑952、存储器954和输入/输出端口956可以与全息超表面950配对以形成发射和/或接收光学表面散射天线系统。在其他实施方案中，用于等离子体波导的控制电子设备可以位于单独的芯片上，并通过引线键合、无线地或通过其他互连方法连接至超表面芯片。
控制逻辑可以将电压信号提供给每个介电构件，以在每个金属轨901-915之间的电可调电介质内产生电场。可以由控制逻辑生成电压差的模式，以获得与光学表面散射天线系统的目标反射模式相对应的特定的折射率模式。
图10示出了被配置为在包括905纳米的红外光在内的相对窄的带宽中操作的可调等离子体谐振波导1000的具体示例。在特定实施方案中，可调等离子体谐振波导1000包括两个相对的金属轨1040和1042，在其间形成沟道。电可调电介质1045设置在沟道内。可调等离子体谐振波导1000从其延伸的表面包括嵌入绝缘体1090内的细长反射器贴片1093。
在所示的实施方案中，金属轨1040和1042可以从表面延伸介于约400纳米和600纳米之间，具体取决于操作模式(即沿沟道的高度可获得的磁场波腹的数量)。沟道宽度可以在约100纳米和200纳米之间。金属轨1040和1042以及沟道1045的组合宽度可以在约350纳米和500纳米之间。金属轨1040和1042中的一个或两个可以由相邻的可调等离子体谐振波导共享，使得元件的有效节距可以略小于约350纳米至500纳米的组合宽度。
反射贴片1093可以以50纳米和200纳米之间的深度嵌入绝缘体1090内，并且其本身可以具有介于50纳米和500纳米之间的厚度。反射贴片1093的宽度可以至少与沟道一样宽，或者比具有介于约200和500纳米之间的宽度的沟道稍宽。
图11A示出了系统1100的示例，该系统1100包括具有安装在底部1110上的光发射器和/或接收器1175的可调光学表面散射天线设备1150。光发射器和/或接收器1175可以被配置为以掠入射角(例如，在60度和89度之间)向可调光学表面散射天线设备1150发射光辐射和/或从可调光学表面散射天线设备1150接收光辐射。可以根据本文描述的实施方案的任何组合来配置可调光学表面散射天线设备1150，其采用从作为反射器或包括反射器的表面延伸的可调等离子体谐振波导。
例如，可调光学表面散射天线设备1150可以配置有多个细长的可调等离子体谐振波导。可调等离子体谐振波导可以包括平行的细长金属轨的一维阵列，在该平行的细长金属轨之间形成沟道。可以将电可调节的电介质设置在沟道内，以提供金属-电介质界面，其支持在工作带宽内的波长下的等离子体发射。
图11B示出了发射器1175(或接收器)以掠射角经由反射的可操纵光束1185从可调光学表面1151发射(或接收)光辐射1180，该可调光学表面1151包括细长壁介电构件。可以如X-Z箭头所示在一个方向上调节光束1185。示出了电触点1130以表示用于向可调光学表面1151内的多个金属轨中的每一个施加电压差的潜在引出线。在一些实施方案中，可以使用更多的引出线(如图11A中所示)和/或多个金属轨可以连接到同一引出线。
图12示出了具有光学透明窗口1250的封装的固态可控光束天线系统1200的示例性实施方案。示出的实施方案可以包括与一个或多个可调光学表面散射天线设备光学通信的包装内的发射器、接收器和/或收发器。例如，收发器可以与单个可调光学表面散射天线设备配对。替代地，包装可以包括分立的发射器和分立的接收器，它们分别与其自己的可调光学表面散射天线设备通信-一个用于接收，并且一个用于发送。包装可以保护敏感部件，并且光学透明窗1250可以允许可控制光束以各种角度控制。
已经参考包括最佳模式的各种示例性实施方案做出了本公开。然而，本领域技术人员应认识到，可以在不脱离本公开的范围的情况下对示例性实施方案进行改变和修改。尽管已经在各种实施方案中示出了本公开的原理，但是在不脱离本公开的原理和范围的情况下，对结构、布置、比例、元件、材料和部件的许多修改方案可以适应于特定的环境和/或操作要求。这些和其他改变或修改方案旨在被包括在本公开的范围内。
在以下编号的条款中陈述了本文所述主题的各方面：
1.一种设备，其包括：
表面；
多个可调等离子体谐振波导，其从所述表面基本上竖直延伸，并布置在所述表面上，其中元件间间距小于光学工作波长。
2.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调节的电介质和至少一个等离子体金属轨。
3.根据条款2所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导包括彼此间隔开以在其间形成沟道的两个等离子体金属轨，其中，所述电可调电介质设置在所述两个等离子体金属轨之间的沟道内。
4.根据条款3所述的装置，其中所述等离子体金属轨基本上彼此平行。
5.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个是细长的，使得所述等离子体金属轨中的每一个的长度是金属轨从表面延伸的高度的至少两倍。
6.根据条款2所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。
7.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含铜、银、铝和金中的至少一种。
8.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含铜。
9.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含铝。
10.根据条款2所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包括铝、钛和铬中的至少一种。
11.根据条款2所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包括在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于1的金属。
12.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.1的金属。
13.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个包括在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.01的金属。
14.根据条款6所述的装置，其中，相邻的可调等离子体谐振波导共享公共的等离子体金属轨，使得两个相邻的可调等离子体谐振波导利用以下形成：
第一电可调电介质，其设置在第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨之间；和
第二电可调电介质，其设置在所述第二等离子体金属轨和第三等离子体轨之间。
15.根据条款14所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个沿着基本上彼此平行的表面延伸。
16.根据条款14所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个在表面上形成圆并与相邻的圆形等离子体金属轨同心。
17.根据条款14所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个沿着所述表面以与相邻的等离子体金属轨相对应的曲率半径延伸。
18.根据条款1所述的装置，其中，所述表面包括光学反射器，以反射在包括光学工作波长的工作带宽内的光电磁辐射。
19.根据条款18所述的装置，其中，所述光学反射器包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包含交替的低折射率电介质材料和高折射率电介质材料。
20.根据条款18所述的装置，其中，所述光学反射器包括导电反射器。
21.根据条款20所述的装置，其中，所述导电反射器包含铜。
22.根据条款20所述的装置，其还包括绝缘体，该绝缘体将所述多个可调等离子体谐振波导与所述导电反射器分隔开。
23.根据条款22所述的装置，其中所述绝缘体包括电介质绝缘体层。
24.根据条款23所述的装置，其中所述电介质绝缘体层包含二氧化硅。
25.根据条款23所述的装置，其中所述电介质绝缘体层的厚度介于10纳米和400纳米之间。
26.根据条款20所述的装置，其中，所述导电反射器包含金属层。
27.根据条款26所述的装置，其中所述金属层在所述可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有凹口。
28.根据条款27所述的装置，其中所述凹口在所述可调等离子体谐振波导的中心部分下方。
29.根据条款1所述的装置，其中所述表面包括具有嵌入式光学反射器的介电基板。
30.根据条款1所述的装置，其中所述表面包括介电基板，所述介电基板具有在每个所述可调等离子体谐振波导下方的嵌入式光学反射器。
31.根据条款1所述的装置，其中所述表面包括多个光学反射贴片。
32.根据条款31所述的装置，其中所述多个光学反射贴片中的每一个形成在基板上。
33.根据条款32所述的装置，其中所述基板在工作带宽内基本不反射。
34.根据条款32所述的装置，其中，所述表面包括绝缘层，所述绝缘层将所述光学反射贴片与所述可调等离子体谐振波导分开。
35.根据条款31所述的装置，其中所述多个光学反射贴片中的每一个包括金属贴片。
36.根据条款35所述的装置，其中所述光学反射金属贴片中的每一个包括铜贴片。
37.根据条款31所述的装置，其中所述光学反射贴片中的每一个具有与所述可调等离子体谐振波导的尺寸相对应的尺寸。
38.根据条款37所述的装置，其中在所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有一个光学反射贴片。
39.根据条款1所述的装置，其中所述表面包括其中嵌入有多个铜贴片的介电基板，其中在所述可调等离子体谐振波导的每一个的沟道下方设置所述铜贴片中的一个。
40.根据条款1所述的装置，其中相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于工作带宽内最小波长的一半。
41.根据条款1所述的装置，其中相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于所述工作带宽内的最小波长的一个波长。
42.根据条款1所述的装置，其中，相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于所述工作带宽内的最小波长的五分之一。
43.根据条款1所述的装置，其中，相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距在所述工作带宽内的最小波长的约二分之一至十分之一之间。
44.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括：
第一等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第一高度；
第二等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第二高度，
其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道；和
电可调电介质，其位于所述沟道的至少一部分内。
45.根据条款44所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个还包括：
电触点，其用于接收施加到所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的电压差，
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于第一反射相位，以及
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第二电压差对应于第二反射相位。
46.根据条款45所述的装置，其中所述多个可调等离子体谐振波导垂直于所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的长度以一维阵列布置。
47.根据条款46所述的装置，其中，所述第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨中的每一个在所述表面的相对边缘之间延伸。
48.根据条款1所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的高度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
49.根据条款1所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的总宽度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
50.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个的宽度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
51.根据条款2所述的装置，其中，所述电可调电介质中的每一个的宽度基于目标谐振，该目标谐振针对在包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
52.根据条款2所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个从表面基本竖直延伸到的高度基于针对工作带宽内的波长的目标谐振和品质因数(Q因数)。
53.根据条款1所述的装置，其中工作带宽包括905纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约400纳米的高度。
54.根据条款1所述的装置，其中工作带宽包括905纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约600纳米的高度。
55.根据条款1所述的装置，其中工作带宽包括1550纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约700纳米的高度。
56.根据条款1所述的装置，其中工作带宽包括1550纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约1050纳米的高度。
57.根据条款3所述的装置，其中工作带宽包括905纳米的波长，以及
其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨彼此间隔开约100到200纳米之间的沟道宽度。
58.根据条款3所述的装置，其中工作带宽包括1550纳米的波长，以及
其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的两个等离子体金属轨彼此间隔开约175至350纳米之间的沟道宽度。
59.根据条款1所述的装置，其中所述元件间间距在约350纳米和650纳米之间。
60.根据条款1所述的装置，其中所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行布置。
61.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行和列布置以形成M×N阵列，其中M对应于行数，并且N对应于列数。
62.根据条款61所述的装置，其还包括矩阵电路，所述矩阵电路由行和列索引，以寻址所述可调等离子体谐振波导中的每一个。。
63.根据条款62所述的装置，其中，所述矩阵电路包括无源矩阵寻址电路。
64.根据条款62所述的装置，其中所述矩阵电路包括有源矩阵寻址电路。
65.根据条款1所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导被布置在所述表面上的基本上同心的环中。
66.根据条款1所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导均匀地分布在所述表面上。
67.根据条款1所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导非周期性地布置在所述表面上。
68.根据条款1所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导被准随机地布置在所述表面上。
69.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有介于约5与100之间的谐振品质因数。
70.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有介于约10和30之间的谐振品质因数。
71.根据条款1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有约15的谐振品质因数。
72.根据条款3所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的沟道对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
73.根据条款72所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
74.根据条款72所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和两个等离子体金属轨的顶部之间的沟道内实现两个磁场波腹。
75.根据条款3所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质中实现。
76.根据条款75所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
77.根据条款75所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的所述二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和等离子体金属导轨的顶部之间的所述沟道内实现两个磁场波腹。
78.根据条款3所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
79.根据条款3所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道内可以实现两个磁场波腹。
80.根据条款3所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的高度，使得N个磁场波腹能够在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的所述通道内实现。
81.根据条款80所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
82.根据条款80所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在电可调电介质内实现。
83.根据条款3所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的两个等离子体金属轨各自具有对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式的长度。
84.根据条款3所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨各自具有与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的长度，使得两个磁场波腹可以沿着所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的长度实现。
85.根据条款3所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨中的每一个具有与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的长度，使得N个磁场波腹能够沿所述两个等离子体金属轨之间的所述通道的所述长度实现，其中N是数值。
86.根据条款85所述的装置，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的M次谐波模式相对应的高度，使得M个磁场波腹可以在所述表面和所述两个等离子体金属轨的顶部之间的沟道，其中M为数值。
87.根据条款86所述的装置，其中M等于N。
88.根据条款86所述的装置，其中M小于N。
89.根据条款85所述的装置，其中所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
90.根据条款85所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在所述两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质中实现。
91.根据条款85所述的装置，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的三次谐波模式，使得可以在所述两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质内实现三个磁场波腹。
92.根据条款3所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个的尺寸被配置为获得所述可调等离子体谐振波导中的每一个的目标谐振和Q因数。
93.根据条款3所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面基本垂直地延伸。
94.根据条款3所述的装置，其中，所述等离子体金属轨中的每一个与所述表面成一定角度延伸。
95.根据条款3所述的装置，其还包括：控制器，其用于将电压差选择性地施加到所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨，其中，所述多个可选电压差中的每一个对应于各个可调等离子体谐振波导中的每一个的反射相位。
96.根据条款95所述的装置，其中所述控制器通过以下方式选择性地将所述电压差施加到所述等离子体金属轨：将所述电压施加到所述两个等离子体金属轨中的一个而另一等离子体金属轨连接到地。
97.根据条款95所述的装置，其中所述电可调电介质包括液晶，并且
其中，多个可选电压差中的第一个对应于比对应于所述多个可选电压差中的第二个的折射率大大约百分之十五的折射率。
98.根据条款3所述的装置，其还包含控制器，以将电压差的模式选择性地施加到所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的等离子体金属轨上，其中所述电压差的模式对应于(i)所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质的折射率的模式，以及(ii)入射在所述多个可调等离子体谐振波导上的光电磁辐射的波的反射模式。
99.根据条款1所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括所述可见光谱的一部分。
100.根据条款1所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括所述红外光谱的一部分。
101.根据条款100所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括近红外电磁辐射。
102.根据条款100所述的装置，其中所述可调整等离子体谐振波导的工作带宽包括短波长红外电磁辐射。
103.根据条款100所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括中波长红外电磁辐射。
104.根据条款100所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括长波长红外电磁辐射。
105.根据条款100所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括远红外电磁辐射。
106.根据条款100所述的装置，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括电信波长。
107.根据条款1所述的装置，其还包括发射器，该发射器用于将包括所述光学工作波长的电磁辐射通过所述可调等离子体谐振波导发射到所述表面。
108.根据条款1所述的装置，其还包括接收器，该接收器用于接收在电磁辐射通过可调等离子体谐振波导之后由所述表面反射的该电磁辐射，该电磁辐射包括所述光学工作波长。
109.根据条款2所述的装置，其中所述电可调电介质包括液晶材料。
110.根据条款2所述的装置，其中，所述电可调电介质包括电光聚合物材料。
111.根据条款2所述的装置，其中所述电可调电介质包括硅。
112.根据条款2所述的装置，其中所述电可调电介质包括硫属化物玻璃。
113.一种相位可调的亚波长谐振元件，其包括：
表面；
从所述表面延伸的第一等离子体金属轨；
从所述表面延伸的第二等离子体金属轨，
其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开以在它们之间形成沟道；
设置在所述沟道的至少一部分内的电可调电介质；以及
电触点，其用于接收施加到所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的电压差，
其中，向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于所述亚波长谐振元件的第一反射相位，并且
其中，向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第二电压差对应于所述亚波长谐振元件的第二反射相位。
114.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨基本上彼此平行。
115.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个的长度至少是所述金属轨从所述表面延伸的高度的两倍。
116.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包含铜、银、铝和金中的至少一种。
117.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个包括铝、钛和铬中的至少一种。
118.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包括在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于1的金属。
119.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个包括在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.1的金属。
120.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包括在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.01的金属。
121.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述表面包括光学反射器，其用于反射工作带宽内的光电磁辐射。
122.根据条款121所述的亚波长谐振元件，其中，所述光学反射器包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包括交替的低折射率电介质材料和高折射率电介质材料。
123.根据条款121所述的亚波长谐振元件，其中，所述光学反射器包括导电反射器。
124.根据条款123所述的亚波长谐振元件，其中，所述导电反射器包含铜。
125.根据条款123所述的亚波长谐振元件，其还包括将所述等离子体金属轨与所述导电反射器隔开的绝缘体。
126.根据条款125所述的亚波长谐振元件，其中，所述绝缘体包括电介质绝缘体层。
127.根据条款126所述的亚波长谐振元件，其中，所述电介质绝缘体层包含二氧化硅。
128.根据条款126所述的亚波长谐振元件，其中，所述电介质绝缘体层包括基于氮化物的电介质。
129.根据条款126所述的亚波长谐振元件，其中，所述电介质绝缘体层的厚度介于25纳米和300纳米之间。
130.根据条款123所述的亚波长谐振元件，其中，所述导电反射器包括金属层。
131.根据条款130所述的亚波长谐振元件，其中所述金属层在所述沟道内的所述电可调电介质下方有凹口。
132.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述表面包括具有嵌入式光学反射器的介电基板。
133.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述表面包括介电基板，所述介电基板具有在所述沟道内的电可调电介质下方的嵌入式光学反射器。
134.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨以及它们之间的沟道的组合宽度小于工作带宽内的最小波长的一半。
135.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨以及它们之间的沟道的组合宽度小于工作带宽内的最小波长的一个波长。
136.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨以及它们之间的沟道的组合宽度小于工作带宽内的最小波长的五分之一。
137.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨以及它们之间的沟道的组合宽度介于工作带宽内的最小波长的大约一半和十分之一之间。
138.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨以及它们之间的沟道的组合宽度介于约300纳米和1200纳米之间。
139.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨中的每一个在所述表面的相对边缘之间延伸。
140.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到的高度基于针对工作带宽内的波长的目标谐振。
141.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个的宽度基于针对在工作带宽内的波长的目标谐振。
142.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中设置有所述电可调电介质的沟道的宽度基于针对工作带宽内的波长的目标谐振。
143.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到的高度基于针对工作带宽内的波长的目标谐振和品质因数(Q因数)。
144.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中工作带宽包括905纳米波长，并且所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到大约400纳米的高度。
145.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，工作带宽包括905纳米波长，并且所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到大约600纳米的高度。
146.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，工作带宽包括1550纳米波长，并且所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到大约700纳米的高度。
147.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，工作带宽包括1550纳米波长，并且所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到大约1050纳米的高度。
148.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，工作带宽包括905纳米波长，以及
其中，第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨彼此间隔开介于约100纳米和250纳米之间的沟道宽度。
149.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，工作带宽包括1550纳米的波长，并且
其中，所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开介于约175纳米和350纳米之间的沟道宽度。
150.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中(i)所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨中的每一个的至少一个尺寸以及(ii)在其间的设置有所述电可调电介质的沟道的至少一个尺寸被配置为具有介于约10和100之间的谐振品质因数。
151.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中(i)所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨中的每一个的至少一个尺寸以及(ii)在其间的设置有所述电可调电介质的沟道的至少一个尺寸被配置为具有介于约10和30之间的谐振品质因数。
152.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中(i)所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨中的每一个的至少一个尺寸以及(ii)在其间的设置有所述电可调电介质的沟道的至少一个尺寸被配置为具有约15的谐振品质因数。
153.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中在所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
154.根据条款153所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
155.根据条款153所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和等离子体金属轨的顶部之间的沟道内实现两个磁场波腹。
156.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在所述等离子体金属轨之间的沟道内的所述电可调电介质中实现。
157.根据条款156所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
158.根据条款156所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的所述二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和等离子体金属导轨的顶部之间的所述沟道内实现两个磁场波腹。
159.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
160.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道内可以实现两个磁场波腹。
161.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的高度，使得N个磁场波腹能够在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的所述通道内实现。
162.根据条款161所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
163.根据条款161所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在电可调电介质内实现。
164.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨各自被拉长至与光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的长度。
165.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨各自被拉长至与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的长度，使得两个磁场波腹可以沿着所述等离子体金属轨之间的所述沟道的长度实现。
166.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨各自被拉长至与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的长度，使得N个磁场波腹能够沿所述等离子体金属轨之间的所述通道的所述长度实现，其中N是数值。
167.根据条款166所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的M次谐波模式相对应的高度，使得M个磁场波腹可以在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道，其中M为数值。
168.根据条款167所述的亚波长谐振元件，其中M等于N。
169.根据条款167所述的亚波长谐振元件，其中M小于N。
170.根据条款167所述的亚波长谐振元件，其中所述等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
171.根据条款167所述的亚波长谐振元件，其中，所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在所述等离子体金属轨之间的所述电可调电介质中实现。
172.根据条款167所述的亚波长谐振元件，其中，所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的三次谐波模式，使得可以在所述等离子体金属轨之间的所述电可调电介质内实现三个磁场波腹。
173.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面基本垂直地延伸。
174.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述等离子体金属轨中的每一个与所述表面成一定角度延伸。
175.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其还包括控制器，以选择性地将电压差施加到与反射相位相对应的等离子体金属轨。
176.根据条款175的亚波长谐振元件，其中所述控制器通过以下方式选择性地将所述电压差施加到所述等离子体金属轨：将所述电压施加到所述等离子体金属轨中的一个而另一等离子体金属轨连接到地。
177.根据条款175所述的亚波长谐振元件，其中，所述电可调电介质包括液晶。
178.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括所述可见光谱的一部分。
179.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括所述红外光谱的一部分。
180.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括所述近红外电磁辐射。
181.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括短波长红外电磁辐射。
182.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中所述亚波长谐振元件的工作带宽包括中波长红外电磁辐射。
183.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括长波长红外电磁辐射。
184.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括远红外电磁辐射。
185.根据条款179所述的亚波长谐振元件，其中，所述亚波长谐振元件的工作带宽包括电信波长。
186.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述电可调电介质包括液晶材料。
187.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中，所述电可调电介质包括电光聚合物材料。
188.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述电可调电介质包括硅。
189.根据条款113所述的亚波长谐振元件，其中所述电可调电介质包括硫属化物玻璃。
190.一种光束控制设备，其包括：
光电磁辐射转换器，其用于在电功率和光电磁辐射之间转换；
表面，其用于反射所述光电磁辐射；
多个可调等离子体谐振波导，其被布置在所述表面上，其中元件间间距小于光学工作波长，以选择性地将亚波长反射相位模式施加到所述光电磁辐射上。
191.根据条款190所述的设备，其还包括控制器，以向所述多个可调节等离子体谐振波导选择性地施加电压的模式，
其中，所述光电磁辐射转换器用光电磁辐射照射设置在所述表面上的所述可调等离子体谐振波导，以及
其中，所述电压的模式对应于所述多个可调等离子体谐振波导的反射相位的模式，以控制所反射的光电磁辐射。
192.根据条款190所述的设备，其还包括控制器，以将电压的模式选择性地施加到所述多个可调等离子体谐振波导，其中，所述电压的模式对应于所述多个可调等离子体谐振波导的反射相位的模式。
193.根据条款190所述的设备，其中所述光电磁辐射转换器包括激光器，以将电功率转换成光电磁辐射。
194.根据条款190所述的设备，其中所述光电磁辐射转换器包括发光二极管(LED)，以将电功率转换成光电磁辐射。
195.根据条款190所述的设备，其中所述光电磁辐射转换器包括光电二极管，以将光电磁辐射转换成电功率。
196.根据条款190所述的设备，其中所述光电磁辐射转换器包括雪崩光电二极管(APD)，以将光电磁辐射转换成电功率。
197.根据条款190所述的设备，其中，所述光束控制设备包括发射设备，所述发射设备具有被配置为将电功率转换为光电磁辐射的光电磁辐射转换器。
198.根据条款190所述的设备，其中，所述光束控制设备包括接收设备，所述接收设备具有被配置为将光电磁辐射转换为电功率的光电磁辐射转换器。
199.根据条款190所述的设备，其中所述光束控制设备包括收发器，所述收发器被配置为在接收光电磁辐射和发射光电磁辐射之间切换。
200.根据条款190所述的设备，其中，所述光束控制设备包括收发器，所述收发器被配置为既接收光电磁辐射又发射光电磁辐射。
201.根据条款190所述的设备，其中，所述光束控制设备包括发射光电磁辐射的激光器和接收光电磁辐射的光电二极管。
202.根据条款190所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调节的电介质和至少一个等离子体金属轨。
203.根据条款202所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导包括彼此间隔开以在其间形成沟道的两个等离子体金属轨，其中，所述电可调电介质设置在所述两个等离子体金属轨之间的沟道内。
204.根据条款203所述的设备，其中所述等离子体金属轨基本上彼此平行。
205.根据条款202所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个是细长的，使得所述等离子体金属轨中的每一个的长度是金属轨从表面延伸的高度的至少两倍。
206.根据条款202所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。
207.根据条款206所述的设备，其中，相邻的可调等离子体谐振波导共享公共的等离子体金属轨，使得两个相邻的可调等离子体谐振波导利用以下项形成：
第一电可调电介质，其设置在第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨之间；和
第二电可调电介质，其设置在所述第二等离子体金属轨和第三等离子体轨之间。
208.根据条款207.根据条款207所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个沿着基本上彼此平行的表面延伸。
209.根据条款207所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个在表面上形成圆并与相邻的圆形等离子体金属轨同心。
210.根据条款207所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个沿着所述表面以与相邻的等离子体金属轨相对应的曲率半径延伸。
211.根据条款202所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含铜、银和金中的至少一种。
212.根据条款202所述的设备其中，所述等离子体金属轨中的每一个包括铝、钛和铬中的至少一种。
213.根据条款202所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个包含在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于1的金属。
214.根据条款202所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.1的金属。
215.根据条款202所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个包含在光学工作波长处具有损耗角正切值基本上小于0.01的金属。
216.根据条款190所述的设备，其中，所述表面包括光学反射器，以反射在包括光学工作波长的工作带宽内的光电磁辐射。
217.根据条款216所述的设备，其中，所述光学反射器包括布拉格反射器，所述布拉格反射器包含交替的低折射率电介质材料和高折射率电介质材料。
218.根据条款216所述的设备，其中所述光学反射器包括导电反射器。
219.根据条款218所述的设备，其中所述导电反射器包含铜。
220.根据条款218所述的设备，其还包括绝缘体，该绝缘体将所述多个可调等离子体谐振波导与所述导电反射器分隔开。
221.根据条款22所述的设备，其中所述绝缘体包括电介质绝缘体层。
222.根据条款221所述的设备，其中，电介质绝缘体层包含二氧化硅。
223.根据条款221所述的设备，其中所述电介质绝缘体层的厚度介于50纳米和200纳米之间。
224.根据条款218所述的设备，其中所述导电反射器包含金属层。
225.根据条款224所述的设备，其中所述金属层在所述可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有凹口。
226.根据条款225所述的设备，其中所述凹口在所述可调等离子体谐振波导的中心部分下方。
227.根据条款190所述的设备，其中所述表面包括具有嵌入式光学反射器的介电基板。
228.根据条款190所述的设备，其中该表面包括介电基板，该介电基板具有在所述可调等离子体谐振波导中的每一个下方的嵌入式光学反射器。
229.根据条款190所述的设备，其中所述表面包括多个光学反射贴片。
230.根据条款229的设备，其中多个光学反射贴片中的每一个形成在基板上。
231.根据条款230所述的设备，其中所述基板在工作带宽内基本不反射。
232.根据条款230所述的设备，其中，所述表面包括绝缘层，所述绝缘层将所述光学反射贴片与所述可调等离子体谐振波导分开。
233.根据条款229所述的设备，其中所述多个光学反射贴片中的每一个包括金属贴片。
234.根据条款233所述的设备，其中所述光学反射金属贴片中的每一个包括铜贴片。
235.根据条款229所述的设备，其中所述光学反射贴片中的每一个具有与所述可调等离子体谐振波导的尺寸相对应的尺寸。
236.根据条款235所述的设备，其中在所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有一个光学反射贴片。
237.根据条款190所述的设备，其中所述表面包括其中嵌入有多个铜贴片的介电基板，其中在所述可调等离子体谐振波导的每一个的沟道下方设置所述铜贴片中的一个。
238.根据条款190所述的设备，其中相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于工作带宽内最小波长的一半。
239.根据条款(190)所述的设备，其中相邻的可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于所述工作带宽内的最小波长的一个波长。
240.根据条款190所述的设备，其中，相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距小于所述工作带宽内的最小波长的五分之一。
241.根据条款190的设备，其中，相邻可调等离子体谐振波导之间的所述元件间间距在所述工作带宽内的最小波长的约二分之一至十分之一之间。
242.根据条款190所述的设备，其中所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括：
第一等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第一高度；
第二等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第二高度，
其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道；和
电可调电介质，其位于所述沟道的至少一部分内。
243.根据条款242所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个还包括：
电触点，其用于接收施加到所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的电压差，
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于第一反射相位，以及
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于第二反射相位。
244.根据条款243所述的设备，其中所述多个可调等离子体谐振波导被布置成垂直于所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的长度的一维阵列。
245.根据条款244所述的设备，其中，所述第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨中的每一个在所述表面的相对边缘之间延伸。
246.根据条款190所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的高度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
247.根据条款190所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的总宽度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
248.根据条款203所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个的宽度基于目标谐振，该目标谐振针对包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
249.根据条款203所述的设备，其中，所述电可调电介质中的每一个的宽度基于目标谐振，该目标谐振针对在包括工作光学波长的工作带宽内的波长。
250.根据条款203所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个从表面基本竖直延伸到的高度基于针对工作带宽内的波长的目标谐振和品质因数(Q因数)。
251.根据条款190所述的设备，其中工作带宽包括905纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约400纳米的高度。
252.根据条款190所述的设备，其中工作带宽包括905纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约600纳米的高度。
253.根据条款190所述的设备，其中工作带宽包括1550纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约700纳米的高度。
254.根据条款190的设备，其中工作带宽包括1550纳米波长，并且所述可调等离子体谐振波导中的每一个从所述表面延伸到约1050纳米的高度。
255.根据条款203所述的设备，其中，工作带宽包括905纳米波长，以及
其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨彼此间隔开介于约100和200纳米之间的沟道宽度。
256.根据条款203所述的设备，其中工作带宽包括1550纳米的波长，以及
其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的两个等离子体金属轨彼此间隔开介于约175至350纳米之间的沟道宽度。
257.根据条款190所述的设备，其中所述元件间间距在介于约350至650纳米之间。
258.根据条款190所述的设备，其中所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行布置。
259.根据条款190所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行和列布置以形成M×N阵列，其中M对应于行数，并且N对应于列数。
260.根据条款259所述的设备，其还包括矩阵电路，所述矩阵电路由行和列索引，以寻址所述可调等离子体谐振波导中的每一个。
261.根据条款260所述的设备，其中，所述矩阵电路包括无源矩阵寻址电路。
262.根据条款260所述的设备，其中所述矩阵电路包括有源矩阵寻址电路。
263.根据条款190所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导被布置在所述表面上的基本上同心的环中。
264.根据条款190所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导均匀地分布在所述表面上。
265.根据条款190所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导非周期性地布置在所述表面上。
266.根据条款190所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导被准随机地布置在所述表面上。
267.根据条款190的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有介于约10与100之间的谐振品质因数。
268.根据条款190所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有介于约10和30之间的谐振品质因数。
269.根据条款190所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个具有约20的谐振品质因数。
270.根据条款203所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的沟道对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
271.根据条款270所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
272.根据条款270所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸至与所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和两个等离子体金属轨的顶部之间的沟道内实现两个磁场波腹。
273.根据条款203所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质中实现。
274.根据条款273所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
275.根据条款273所述的设备，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的所述二次谐波模式相对应的高度，使得可以在所述表面和等离子体金属导轨的顶部之间的所述沟道内实现两个磁场波腹。
276.根据条款203所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的基频谐波模式相对应的高度。
277.根据条款203所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的高度，使得在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道内可以实现两个磁场波腹。
278.根据条款203所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的高度，使得N个磁场波腹能够在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的所述通道内实现。
279.根据条款278所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
280.根据条款278所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在电可调电介质内实现。
281.根据条款203所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的两个等离子体金属轨各自具有对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式的长度。
282.根据条款203所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨各自具有与光学工作带宽内的频率的二次谐波模式相对应的长度，使得两个磁场波腹可以沿着所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的长度实现。
283.根据条款203所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨中的每一个具有与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的长度，使得N个磁场波腹能够沿所述两个等离子体金属轨之间的所述通道的所述长度实现，其中N是数值。
284.根据条款283所述的条款，其中所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与所述光学工作带宽内的频率的M次谐波模式相对应的高度，使得M个磁场波腹可以在所述表面和所述两个等离子体金属轨的顶部之间的沟道，其中M为数值。
285.根据条款284所述的设备，其中M等于N。
286.根据条款284所述的设备，其中M小于N。
287.根据条款283所述的设备，其中所述两个等离子体金属轨道之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
288.根据条款283所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的二次谐波模式，使得两个磁场波腹可以在所述两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质中实现。
289.根据条款283所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的宽度对应于所述光学工作带宽内的频率的三次谐波模式，使得可以在所述两个等离子体金属轨之间的所述电可调电介质内实现三个磁场波腹。
290.根据条款203所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个的尺寸被配置为实现所述可调等离子体谐振波导中的每一个的目标谐振和Q因数。
291.根据条款203所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面基本垂直地延伸。
292.根据条款203所述的设备，其中，所述等离子体金属轨中的每一个与所述表面成一定角度延伸。
293.根据条款203所述的设备，其还包括控制器，以将电压差选择性地施加到所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨，其中，所述多个可选电压差中的每一个对应于各个可调等离子体谐振波导中的每一个的反射相位。
294.根据条款293所述的设备，其中所述控制器通过以下方式选择性地将所述电压差施加到所述等离子体金属轨：将所述电压施加到所述两个等离子体金属轨中的一个而另一等离子体金属轨连接到地。
295.根据条款293所述的设备，其中，其中所述电可调电介质包括液晶，并且
其中，所述多个可选电压差中的第一个对应于比对应于所述多个可选电压差中的第二个的折射率大大约百分之十五的折射率。
296.根据条款203所述的设备，其还包含控制器，以将电压差的模式选择性地施加到所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的等离子体金属轨上，其中所述电压差的模式对应于(i)所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质的折射率的模式，以及(ii)入射在所述多个可调等离子体谐振波导上的光电磁辐射的波的反射模式。
297.根据条款190所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括所述可见光谱的一部分。
298.根据条款190所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括所述红外光谱的一部分。
299.根据条款298所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括近红外电磁辐射。
300.根据条款298所述的设备，其中所述可调整等离子体谐振波导的工作带宽包括短波长红外电磁辐射。
301.根据条款298所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括中波长红外电磁辐射。
302.根据条款298所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括长波长红外电磁辐射。
303.根据条款298所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括远红外电磁辐射。
304.根据条款298所述的设备，其中所述可调等离子体谐振波导的工作带宽包括电信波长。
305.根据条款190所述的设备，其还包括发射器，该发射器用于将包括所述光学工作波长的电磁辐射通过所述可调等离子体谐振波导发射到所述表面。
306.根据条款190所述的设备，其还包括接收器，该接收器用于接收在电磁辐射通过可调等离子体谐振波导之后由所述表面反射的该电磁辐射，该电磁辐射包括所述光学工作波长。
307.根据条款202所述的设备，其中所述电可调电介质包括液晶材料。
308.根据条款202所述的设备，其中所述电可调电介质包括电光聚合物材料。
309.根据条款202所述的设备，其中所述电可调电介质包括硅。
310.根据条款202所述的设备，其中所述电可调电介质包括硫属化物玻璃。
311.一种用于发射可控反射光束的方法，其包括：经由发射器将光电磁辐射发射至反射表面；以及
针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位，多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上，其中元件间间距小于光学工作频率，以修改所发射的所述光电磁辐射的反射模式。
312.一种用于接收可控反射光束的方法，其包括：
针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位，所述多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上，其中元件间间距小于光学工作频率；以及
通过接收器接收来自所述反射表面的光电磁辐射，所述反射表面被与所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述反射相位相对应的反射模式修改。
应当认为本公开是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在被包括在其范围内。同样，上面已经根据各种实施方案描述了益处、其他优点和问题的解决方案。但是，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加明显的任何要素都不应被解释为关键、必需或必要的特征或要素。因此，应当确定本公开至少包括以下权利要求。

Claims (25)

1.一种装置，其包括：
表面；
多个可调等离子体谐振波导，其从所述表面基本上竖直延伸，并布置在所述表面上，其中元件间间距小于光学工作波长。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调节的电介质和至少一个等离子体金属轨。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，相邻的可调等离子体谐振波导共享公共的等离子体金属轨，使得两个相邻的可调等离子体谐振波导利用以下形成：
第一电可调电介质，其设置在第一等离子体金属轨和第二等离子体金属轨之间；和
第二电可调电介质，其设置在所述第二等离子体金属轨和第三等离子体轨之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述表面包括介电基板，在所述介电基板中嵌入了多个铜贴片，其中，在所述可调等离子体谐振波导中的每一个的沟道下方设置有所述铜贴片中的一个。
6.一种光束控制设备，其包括：
光电磁辐射转换器，其用于在电功率和光电磁辐射之间转换；
表面，其用于反射所述光电磁辐射；
多个可调等离子体谐振波导，其被布置在所述表面上，其中元件间间距小于光学工作波长，以选择性地将亚波长反射相位模式施加到所述光电磁辐射上。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包含电可调电介质和至少一个等离子体金属轨。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括两个等离子体金属轨，所述两个等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道，其中，所述电可调电介质设置在所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道内。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质设置在相邻的等离子体金属轨之间的沟道内。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的设备，其中，所述表面包括光学反射器，以反射在包括光学工作波长的工作带宽内的光电磁辐射。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述光学反射器包括：
导电反射器。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述导电反射器包括金属层。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述金属层在所述可调等离子体谐振波导中的每一个下方具有凹口。
14.根据权利要求6至9中任一项所述的设备，其中，所述表面包括多个光学反射贴片。
15.根据权利要求6至14中的任一项所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个包括：
第一等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第一高度；
第二等离子体金属轨，其从所述表面延伸到第二高度，
其中所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨彼此间隔开以在其间形成沟道；和
电可调电介质，其位于所述沟道的至少一部分内。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个还包括：
电触点，其用于接收施加到所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的电压差，
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第一电压差对应于第一反射相位，以及
其中向所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨施加第二电压差对应于第二反射相位。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导垂直于所述第一等离子体金属轨和所述第二等离子体金属轨的长度以一维阵列布置。
18.根据权利要求6至17中任一项所述的设备，其中，所述多个可调等离子体谐振波导在所述表面上以行和列布置以形成M×N阵列，其中M对应于行数，并且N对应于列数。
19.根据权利要求18所述的设备，其还包括矩阵电路，所述矩阵电路由行和列索引，以寻址所述可调等离子体谐振波导中的每一个。
20.根据权利要求8所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道对应于光学工作带宽内的频率的基频谐波模式。
21.根据权利要求8所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述等离子体金属轨中的每一个从所述表面延伸到与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的高度，使得N个磁场波腹能够在所述表面和所述等离子体金属轨的顶部之间的沟道内实现。
22.根据权利要求8所述的设备，其中，所述可调等离子体谐振波导中的每一个的所述两个等离子体金属轨中的每一个具有与光学工作带宽内的频率的N次谐波模式相对应的长度，使得N个磁场波腹能够沿所述两个等离子体金属轨之间的所述沟道的所述长度实现，其中N是数值。
23.根据权利要求8所述的设备，其还包含控制器，以将电压差的模式选择性地施加到所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的等离子体金属轨上，其中所述电压差的模式对应于(i)所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述电可调电介质的折射率的模式，以及(ii)入射在所述多个可调等离子体谐振波导上的光电磁辐射的波的反射模式。
24.一种用于发射可控反射光束的方法，其包括：
经由发射器将光电磁辐射发射至反射表面；以及
针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位，多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上，其中元件间间距小于光学工作频率，以修改所发射的所述光电磁辐射的反射模式。
25.一种用于接收可控反射光束的方法，其包括：
针对多个可调等离子体谐振波导中的每一个调整反射相位，所述多个可调等离子体谐振波导布置在所述反射表面上，其中元件间间距小于光学工作频率；以及
通过接收器接收来自所述反射表面的光电磁辐射，所述反射表面通过与所述多个可调等离子体谐振波导中的每一个的所述反射相位相对应的反射模式修改。
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