CN115101942A - 一种极化转换单元和极化转换器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种极化转换单元,所述极化转换单元包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；且该金属谐振器层的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片均能够分别和其他极化转换单元的缺口正八边形金属贴片拼接形成缺口正八边形金属环。由该极化转换单元所组成的极化转换器的工作频带更宽，谐振效率更高，并且其结构也更加简单。
Description
技术领域
本申请涉及极化转换器技术领域，具体涉及一种极化转换单元和极化转换器。
背景技术
极化是电磁波的基本特性之一，由电磁波传播时电场矢量的振荡行为来描述。当电磁波沿着波矢的方向向前传播时，随着时间的变化，电场矢量的末端所走过的轨迹为直线、圆、椭圆时，其对应的极化状态分别为线极化、圆极化、椭圆极化。在实际工作中，人们经常会根据需要对电磁波的极化状态进行改变。
现有的极化转换器主要依赖于具有二向性、双折射、连续折射率和各向异性的天然材料，例如光栅、偏振片以及天然旋光晶体等。这类现有的极化转换器具有工作频带较窄的缺点。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种极化转换单元和极化转换器，旨在解决现有的极化转换器的工作频带较窄这一技术问题。
为实现上述目的，本申请的实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种极化转换单元，所述极化转换单元包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；
所述金属谐振器层包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片；其中，所述第一缺口正八边形金属贴片和所述第二缺口正八边形金属贴片关于所述正方形区域的一条对角线对称，所述第三缺口正八边形金属贴片和所述第四缺口正八边形金属贴片关于所述对角线对称；
所述第一缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第一条边的中点,所述第三缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第三条边的中点，使得所述第一缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；
所述第二缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第二条边的中点,所述第四缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第四条边的中点，使得所述第二缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；其中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环均分别包括正八边形金属环中相连的五条边。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述第一层介质基板和所述第二层介质基板均为电介质材料；所述金属谐振器层和所述底层金属底板均为导电金属材料。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述第一层介质基板和所述第二层介质基板的厚度均大于100微米，且小于1000微米；所述金属谐振器层和所述底层金属底板的厚度均大于0.2微米，且小于0.5微米。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述正方形区域的边长大于100微米且小于1000微米。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述正方形区域的边长、所述第一层介质基板以及所述第二层介质基板的厚度均相等。
第二方面，本申请实施例提供一种极化转换器，所述极化转换器由多个如上述第一方面任一项所述的极化转换单元正交式周期排布在同一平面内所构成的；其中，每一所述极化转换单元的第一缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；每一所述极化转换单元的第二缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；且所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
在第二方面的一种可能实现方式中，所述极化转换单元按照M*N的阵列正交式周期排布在所述平面；其中，M和N均为大于20的整数。
在第二方面的一种可能实现方式中，所述平面垂直于电磁波的入射方向。
在第二方面的一种可能实现方式中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长和宽度满足：
其中，L1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长，K1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的宽度，L2表示所述第一缺口正八边形金属贴片、所述第二缺口正八边形金属贴片、所述第三缺口正八边形金属贴片和所述第四缺口正八边形金属贴片所在的正方形区域的边长。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请实施例提出的一种极化转换单元，包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；所述金属谐振器层包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片；所述第一缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；所述第二缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环。本申请所提供的极化转换单元包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；且该金属谐振器层的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片均能够分别和其他极化转换单元的缺口正八边形金属贴片拼接形成缺口正八边形金属环。由于缺口正八边形的结构更加规则和简单，由本申请所提供的这种极化转换单元所组成的极化转换器的结构也更加简单。此外，可以由本申请所提供的这种极化转换单元正交式周期排布形成极化转换器，所形成的极化转换器的工作原理为：极化转换单元在金属谐振器层拼接形成了缺口正八边形金属环，由于缺口正八边形金属环的各向异性，入射电磁波在特定频率被激励起谐振，导致极化方向上电磁波的不同分量产生相位差，使合成后的反射波极化方向与入射波极化方向垂直。随着缺口正八边形金属环间的距离变小，不同金属谐振器激励起的电磁场之间会发生相互电磁耦合，导致谐振强度增大，进而拓宽了谐振频率，在拓宽极化转换器的工作频带的同时，提高了谐振效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种极化转换单元的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种金属谐振器层的局部俯视示意图；
图3为本申请实施例提供的一种极化转换器中金属谐振器层的局部俯视示意图；
图4为本申请实施例提供的一种极化转换器的同极化反射系数与交叉极化反射系数的关系曲线图；
图5为本申请实施例提供的一种极化转换器的极化转换率仿真结果图；
图6(a)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第一个峰值点处的表面电流分布图；
图6(b)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第二个峰值点处的表面电流分布图；
图6(c)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第三个峰值点处的表面电流分布图；
图6(d)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第四个峰值点处的表面电流分布图；
图7(a)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第一个峰值点处的金属谐振器层切向电场分布图；
图7(b)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第二个峰值点处的金属谐振器层切向电场分布图；
图7(c)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第三个峰值点处的金属谐振器层切向电场分布图；
图7(d)为本申请实施例提供的一种极化转换率仿真结果图的第四个峰值点处的金属谐振器层切向电场分布图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例的主要解决方案是：提出一种极化转换单元和极化转换器，该极化转换单元，包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；所述金属谐振器层包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片；所述第一缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；所述第二缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环。
极化是电磁波的基本特性之一，由电磁波传播时电场矢量的振荡行为来描述。当电磁波沿着波矢的方向向前传播时，随着时间的变化，电场矢量的末端所走过的轨迹为直线、圆、椭圆时，其对应的极化状态分别为线极化、圆极化、椭圆极化。在实际工作中，人们经常会根据需要对电磁波的极化状态进行改变。
现有的极化转换器主要依赖于具有二向性、双折射、连续折射率和各向异性的天然材料，例如光栅、偏振片以及天然旋光晶体等。这类现有的极化转换器具有工作频带较窄的缺点。
为此，本申请提供一种极化转换单元，如附图1和附图2所示，附图1为本申请实施例提供的一种极化转换单元的结构示意图，附图2为本申请实施例提供的一种金属谐振器层的局部俯视示意图，该极化转换单元10包括依次层叠设置的第一层介质基板101、金属谐振器层102、第二层介质基板103和底层金属底板104；
金属谐振器层102包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片1021、第二缺口正八边形金属贴片1022、第三缺口正八边形金属贴片1023和第四缺口正八边形金属贴片1024；其中，该第一缺口正八边形金属贴片1021和第二缺口正八边形金属贴片1022关于所述正方形区域的一条对角线1025对称，第三缺口正八边形金属贴片1023和第四缺口正八边形金属贴片1024关于对角线1025对称；
第一缺口正八边形金属贴片1021的中心位于所述正方形区域的第一条边的中点,第三缺口正八边形金属贴片1023的中心位于所述正方形区域的第三条边的中点，使得第一缺口正八边形金属贴片1021能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；
第二缺口正八边形金属贴片1022的中心位于所述正方形区域的第二条边的中点,第四缺口正八边形金属贴片1024的中心位于所述正方形区域的第四条边的中点，使得第二缺口正八边形金属贴片1022能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；其中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
在具体实施过程中，极化转换单元10包括依次层叠设置的第一层介质基板101、金属谐振器层102、第二层介质基板103和底层金属底板104；且该金属谐振器层102的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片均能够分别和其他极化转换单元的缺口正八边形金属贴片拼接形成缺口正八边形金属环。由于缺口正八边形的结构更加规则和简单，由本申请所提供的这种极化转换单元10所组成的极化转换器的结构也更加简单。此外，可以由本申请所提供的这种极化转换单元10正交式周期排布形成极化转换器，所形成的极化转换器的工作原理为：极化转换单元10在所形成的极化转换器的金属谐振器这层拼接形成了缺口正八边形金属环，由于缺口正八边形金属环的各向异性，入射电磁波在特定频率被激励起谐振，导致极化方向上电磁波的不同分量产生相位差，使合成后的反射波极化方向与入射波极化方向垂直。随着缺口正八边形金属环间的距离变小，不同金属谐振器激励起的电磁场之间会发生相互电磁耦合，导致谐振强度增大，进而拓宽了谐振频率，在拓宽极化转换器的工作频带的同时，提高了谐振效率。
在一种实施例中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环均分别包括正八边形金属环中相连的五条边。
在具体实施过程中，上述第一缺口正八边形金属环和上述第二缺口正八边形金属环均分别包括正八边形金属环中相连的五条边，由包含该金属谐振器的极化转换单元10所组成的极化转换器中会包含拼接后所形成的缺口正八边形谐振器，而缺口正八边形谐振器具有单元内较大的电场耦合区域，提升了耦合频点周围的极化转换效率，保证了由该极化转换单元10所构成的极化转换器的宽频带和高效率。
在一种实施例中，第一层介质基板101和第二层介质基板103均为电介质材料；金属谐振器层102和底层金属底板104均为导电金属材料。
在具体实施过程中，第一层介质基板101和第二层介质基板103可以是碳化硅、石英、纯聚酰亚胺或其他电介质材料；金属谐振器层102和底层金属底板104可以是金、银、铜、铝或其他导电金属材料；且第一层介质基板101和第二层介质基板103的材料可以相同，也可以不同，金属谐振器层102和底层金属底板104的材料可以相同，也可以不同；本申请对此均不作具体限定。不同的电介质材料或导电金属材料所构成的极化转换器的转换效率不同。具体地，第一层介质基板101和第二层介质基板103可以是纯聚酰亚胺材料的，纯聚酰亚胺的介电常数为3.5，磁导率为1.0，损耗正切角为0.0027，相较于光栅、偏振片、天然旋光晶体等材料，采用纯聚酰亚胺等电介质材料可以降低极化转换的损耗。
在一种实施例中，第一层介质基板101和第二层介质基板103的厚度均大于100微米，且小于1000微米；金属谐振器层102和底层金属底板104的厚度均大于0.2微米，且小于0.5微米。
在具体实施过程中，第一介质基板101和第二层介质基板103的厚度可以是200微米、300微米、500微米或其他任意符合上述大于100微米，且小于1000微米这一范围的数值；金属谐振器层102和底层金属板104的厚度可以是0.25微米、0.3微米、0.4微米或其他任意符合上述大于0.2微米，且小于0.5微米这一范围的数值；此外，第一介质基板101和第二层介质基板103可以相同，也可以不同，金属谐振器层102和底层金属板104的厚度可以相同，也可以不同；本申请对此均不作具体限定。
在一种实施例中，所述正方形区域的边长大于100微米且小于1000微米。
在具体实施过程中，上述正方形区域的边长可以是200微米、300微米、500微米或其他任意符合上述大于100微米，且小于1000微米这一范围的数值。
在一种实施例中，所述正方形区域的边长、第一层介质基板101以及第二层介质基板103的厚度均相等。
在具体实施过程中，为了更好的极化转换效果，上述正方形区域的边长与第一介质基板101和第二层介质基板103的厚度可以设置为相同的数值。
参照附图3，附图3为本申请实施例提供的一种极化转换器中金属谐振器层的局部俯视示意图。基于前述实施例的极化转换单元10，本申请的实施例还提供一种极化转换器20，所述极化转换器由多个如上述第一方面任一项所述的极化转换单元10正交式周期排布在同一平面内所构成的；其中，每一极化转换单元10的第一缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；每一所述极化转换单元的第二缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；且所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
在具体实施过程中，该极化转换器20的工作原理为：极化转换单元10在所形成的极化转换器20的金属谐振器这层拼接形成了缺口正八边形金属环，由于缺口正八边形金属环的各向异性，入射电磁波在特定频率被激励起谐振，导致极化方向上电磁波的不同分量产生相位差，使合成后的反射波极化方向与入射波极化方向垂直。随着缺口正八边形金属环间的距离变小，不同金属谐振器激励起的电磁场之间会发生相互电磁耦合，导致谐振强度增大，进而拓宽了谐振频率，在拓宽极化转换器20的工作频带的同时，提高了谐振效率。
在一种实施例中，极化转换单元10按照M*N的阵列正交式周期排布在所述平面；其中，M和N均为大于20的整数。
在具体实施过程中，以入射电磁波为太赫兹平面波为例，M、N均设置为大于20的整数，以保证对入射的太赫兹平面波实现高效的极化转换，进而避免太赫兹平面波的绕射所带来的效率过低的问题。通过将极化转换单元10进行M*N的阵列排布实现对电磁波的极化调控，改变M*N阵列中的M和N的数值大小即可实现对横向和纵向的极化转换单元10的数目的修改，应用更加灵活，便于集成，能够满足多频谱和多种极化需求，避免了大量的极化转换单元的排布设计工作，降低了工作量
在一种实施例中，所述平面垂直于电磁波的入射方向。
在具体实施过程中，电磁波的入射方向垂直于上述平面，可以带来更好的极化效果。
在一种实施例中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长和宽度满足：
其中，L1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长，K1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的宽度，L2表示所述第一缺口正八边形金属贴片、所述第二缺口正八边形金属贴片、所述第三缺口正八边形金属贴片和所述第四缺口正八边形金属贴片所在的正方形区域的边长。
在具体实施过程中，以正方形区域的边长为300微米为例，上述第一缺口正八边形金属环和上述第二缺口正八边形金属环的边长可以是60微米、80微米、85.7微米、120微米或其他任意小于150微米的合理数值；上述第一缺口正八边形金属环和上述第二缺口正八边形金属环的宽度可以是20微米、25微米、35微米或其他任意小于50微米的合理数值。特别地，上述第一缺口正八边形金属环和上述第二缺口正八边形金属环的边长和宽度之间还满足：
这一关系式。
参照附图4，附图4为本申请实施例提供的一种极化转换器的同极化反射系数与交叉极化反射系数的关系曲线图；其中，该关系曲线图对应的极化转换器20中的第一层介质基板101和第二层介质基板103的材料均为纯聚酰亚胺，金属谐振器层102和底层金属底板104的材料均为铝，且第一层介质基板101和第二层介质基板103的厚度均为300微米，金属谐振器层102和底层金属底板104的厚度均为0.3微米；且所对应的正方形区域的边长为300微米，所对应的第一缺口正八边形金属环和第二缺口正八边形金属环的边长为85.7微米，所对应的第一缺口正八边形金属环和第二缺口正八边形金属环的宽度为25微米。其中，入射太赫兹波平面法向量与极化转换平面法向量的夹角为0°，且横轴为电磁波频率，单位为太赫兹(TeraHertz，THz)，纵轴为反射系数。当入射波为x极化波时，根据
确定同极化反射系数，根据
确定交叉极化反射系数；其中，Rxx为同极化反射系数，Ryx为交叉极化反射系数，Exi为x极化入射太赫兹电磁波电场，Exr为x极化反射太赫兹电磁波电场，Eyr为y极化反射太赫兹电磁波电场，|Exi|表示x极化入射太赫兹电磁波电场的幅值，|Exr|表示x极化反射太赫兹电磁波电场的幅值。
参照附图5，附图5为本申请实施例提供的一种极化转换器的极化转换率仿真结果图。该极化转换率仿真结果图对应的极化转换器20中的参数设置为：第一层介质基板101和第二层介质基板103的材料均为纯聚酰亚胺，即第一层介质基板101和第二层介质基板103的介电常数为3.5，磁导率为1.0，损耗正切角为0.0027；金属谐振器层102和底层金属底板104的材料均为铝或其他导电金属；且第一层介质基板101和第二层介质基板103的厚度均为300微米，金属谐振器层102和底层金属底板104的厚度均为0.3微米；且所对应的正方形区域的边长为300微米，所对应的第一缺口正八边形金属环和第二缺口正八边形金属环的边长为85.7微米，所对应的第一缺口正八边形金属环和第二缺口正八边形金属环的宽度为25微米。其中，该极化转换率仿真结果图的横轴为电磁波频率，单位为THz，纵轴为极化转换率(Polarization Conversion Rate，PCR)。根据
确定极化转换率；其中，Rxx为同极化反射系数，Ryx为交叉极化反射系数，PCR为极化转换率。该极化转换率仿真结果图可以由HFSS、CSTMicrowaveStudio或AdvancedDesignSystem等三维电磁场仿真软件(CellSignalingTechnology，CST)进行仿真模拟得到。
附图6(a)、附图6(b)、附图6(c)、附图6(d)分别为附图5所示的极化转换率仿真结果图中的四个不同峰值点处的表面电流分布图；具体地，图6(a)表示频率为0.323THz的峰值点的表面电流分布图，图6(b)表示频率为0.365THz的峰值点的表面电流分布图，图6(c)表示频率为0.418THz的峰值点的表面电流分布图，图6(d)表示频率为0.468THz的峰值点的表面电流分布图。
附图7(a)、附图7(b)、附图7(c)、附图7(d)分别为附图5所示的极化转换率仿真结果图中的四个不同峰值点处的金属谐振器层切向电场分布图；具体地，图7(a)表示频率为0.323THz的峰值点的金属谐振器层切向电场分布图，图7(b)表示频率为0.365THz的峰值点的金属谐振器层切向电场分布图，图7(c)表示频率为0.418THz的峰值点的金属谐振器层切向电场分布图，图7(d)表示频率为0.468THz的峰值点的金属谐振器层切向电场分布图。
本领域技术人员应当理解，实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际应用时可以全部或部分集成到一个或多个实际载体上，且这些模块可以全部以软件通过处理单元调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，或是以软件、硬件结合的形式实现，需要说明的是，本实施例中项目分类装置中各模块是与前述实施例中的项目分类方法中的各步骤一一对应，因此，本实施例的具体实施方式可参照前述项目分类方法的实施方式，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
综上，本申请提供的一种极化转换单元，包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；所述金属谐振器层包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片；所述第一缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；所述第二缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环。本申请所提供的极化转换单元包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；且该金属谐振器层的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片均能够分别和其他极化转换单元的缺口正八边形金属贴片拼接形成缺口正八边形金属环。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种极化转换单元，其特征在于，所述极化转换单元包括依次层叠设置的第一层介质基板、金属谐振器层、第二层介质基板和底层金属底板；
所述金属谐振器层包括设置于正方形区域内的第一缺口正八边形金属贴片、第二缺口正八边形金属贴片、第三缺口正八边形金属贴片和第四缺口正八边形金属贴片；其中，所述第一缺口正八边形金属贴片和所述第二缺口正八边形金属贴片关于所述正方形区域的一条对角线对称，所述第三缺口正八边形金属贴片和所述第四缺口正八边形金属贴片关于所述对角线对称；
所述第一缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第一条边的中点,所述第三缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第三条边的中点，使得所述第一缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；
所述第二缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第二条边的中点,所述第四缺口正八边形金属贴片的中心位于所述正方形区域的第四条边的中点，使得所述第二缺口正八边形金属贴片能够与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；其中，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
2.根据权利要求1所述的极化转换单元，其特征在于，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环均分别包括正八边形金属环中相连的五条边。
3.根据权利要求1所述的极化转换单元，其特征在于，所述第一层介质基板和所述第二层介质基板均为电介质材料；所述金属谐振器层和所述底层金属底板均为导电金属材料。
4.根据权利要求1所述的极化转换单元，其特征在于，所述第一层介质基板和所述第二层介质基板的厚度均大于100微米，且小于1000微米；所述金属谐振器层和所述底层金属底板的厚度均大于0.2微米，且小于0.5微米。
5.根据权利要求1所述的极化转换单元，其特征在于，所述正方形区域的边长大于100微米且小于1000微米。
6.根据权利要求1-5任一所述的极化转换单元，其特征在于，所述正方形区域的边长、所述第一层介质基板以及所述第二层介质基板的厚度均相等。
7.一种极化转换器，其特征在于，所述极化转换器由多个如权利要求1-6任一项所述的极化转换单元正交式周期排布在同一平面内所构成的；
其中，每一所述极化转换单元的第一缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第一相邻极化转换单元的第三缺口正八边形金属贴片拼接成第一缺口正八边形金属环；每一所述极化转换单元的第二缺口正八边形金属贴片与其中心所在边共边的第二相邻极化转换单元的第四缺口正八边形金属贴片拼接成第二缺口正八边形金属环；且所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的缺口形状一致。
8.根据权利要求7所述的极化转换器，其特征在于，所述极化转换单元按照M*N的阵列正交式周期排布在所述平面；其中，M和N均为大于20的整数。
9.根据权利要求7所述的极化转换器，其特征在于，所述平面垂直于电磁波的入射方向。
10.根据权利要求7-9任一所述的极化转换单元，其特征在于，所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长和宽度满足：
其中，L1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的边长，K1表示所述第一缺口正八边形金属环和所述第二缺口正八边形金属环的宽度，L2表示所述第一缺口正八边形金属贴片、所述第二缺口正八边形金属贴片、所述第三缺口正八边形金属贴片和所述第四缺口正八边形金属贴片所在的正方形区域的边长。
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