像素化金屬貼片的可重構(gòu)電磁表面的制作方法【專利摘要】一種可重構(gòu)電磁片，包括具有多個激光器的激光器層和具有多個金屬貼片和多個開關(guān)的像素化表面，其中所述多個開關(guān)的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中，其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器，其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料?！緦＠f明】像素化金屬貼片的可重構(gòu)電磁表面[0001]相關(guān)申請的交叉引用[0002]本申請與2013年I月9日提交的申請序列號為13/737,441的美國專利申請相關(guān)，并與2014年2月14日提交的申請序列號為61/940，070的美國臨時專利申請相關(guān)并要求其優(yōu)先權(quán)，上述兩申請均全文并入在此作為參考。本申請要求2015年2月9日提交的申請序列號為14/617,361(L&P629214)的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請整體內(nèi)容通過援弓I并入在此。[0003]關(guān)于美國聯(lián)邦資助的聲明[0004]本發(fā)明是在DARPA發(fā)布的美國政府合同HR0011-14-0059商用陣列時間表(ACT)下做出的。美國政府擁有本發(fā)明的相關(guān)權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0005]本發(fā)明涉及可重構(gòu)(reconfigurable)電磁(EM)孔徑，具體而言，本發(fā)明涉及像素化(pixelated)可重構(gòu)天線。【
背景技術(shù)：
】[0006]當(dāng)需要多種RF功能并且在其上安裝電磁結(jié)構(gòu)的位置具有空間或重量限制的情況下，通常希望電磁(EM)表面的可重構(gòu)性。在需要新RF應(yīng)用而不得不更換RF孔徑時，EM表面的可重構(gòu)性還能夠節(jié)省裝配時間和材料成本。[0007]J.D.WolfmN.P.Lower^L.MPaulsen、J.P.Doene和J.B.West在2011年6月21日授權(quán)的美國專利7，965，249“Reconfigurablerad1frequency(RF)surfacewithopticalbiasforRFantennaandRFcircuitapplicat1ns”中描述了一種具有對形成像素化表面的小金屬貼片(metallicpatches)之間的光導(dǎo)開關(guān)進(jìn)行光學(xué)驅(qū)動(opticalactuat1n)的可重構(gòu)天線。發(fā)光二極管(LED)用于驅(qū)動光導(dǎo)開關(guān)，其缺點是需要恒定功率輸入來驅(qū)動LED以保持開關(guān)閉合。在大EM結(jié)構(gòu)中將需要較高功率。在說明書中沒有對于當(dāng)重構(gòu)天線時對RF饋電的影響有任何技術(shù)啟示。[0008]L.Zhouyuan、D.Rodrigo、L.Jofre和B.A.Cetiner在2013年4月的“IEEETrans.AntennaPropagat1n，，Vol.6、N0.4、pp.l947_1955的論文“Anewclassofantennaarraywithareconfigurableelementfactor”中描述了一種可重構(gòu)元件，其采用小金屬貼片的寄生像素(parasiticpixel)陣列，利用開關(guān)可以重構(gòu)所述金屬貼片以提供波束轉(zhuǎn)向或極化轉(zhuǎn)換。非可重構(gòu)貼片天線用作所述寄生像素的驅(qū)動器，這將帶寬限于貼片尺寸。[0009]E.K.Walton和B.G.Montgomery在2009年7月14日授權(quán)的美國專利7，561，109“Reconfigurableantennausingaddressablepixelpistons，，、E.Rodrigo和L.Jofre在2012年5月的“IEEETrans.AntennaPropagat1n”Vol.60、N0.5、pp.2219-2225的論文“Frequencyandradiat1npatternreconfigurabilityofamult1-sizepixelantenna”、A.G.Besoli和F.DeFlaviis在2011年12月的“IEEETrans.AntennaPropagat1n”Vol.59、Νο.12的論文“Amultifunct1nreconfigurablepixeledantennausingMEMSTechnologyonprintedcircuitboard”中描述了用于可重構(gòu)天線的像素化結(jié)構(gòu)的另外的示例。但是，上述參考文獻(xiàn)都利用機械或電子開關(guān)，其需要復(fù)雜和RF退化直流(DC)偏置網(wǎng)絡(luò)。[0010]存在對于改進(jìn)的可重構(gòu)電磁表面的需求。本公開的實施方式能夠回應(yīng)上述及其他需求?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0011]在此公開的第一實施方式中，提供一種可重構(gòu)電磁片(electro-magnetictile)，其包括激光器層和像素化表面，激光器層包括多個激光器，而像素化表面包括多個金屬貼片和多個開關(guān)，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中，其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器，其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料，其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)，并且其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。[0012]在此公開的另一實施方式中，一種提供可重構(gòu)電磁片的方法，包括提供包括多個激光器的激光器層，和提供包括多個金屬貼片和多個開關(guān)的像素化表面，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中，其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器，其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料，其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)，并且其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。[0013]通過說明書及附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點將更加清楚。在附圖和說明書中，附圖標(biāo)記用來表示各個特征，全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征?！靖綀D說明】[0014]圖1A示出根據(jù)本公開的可重構(gòu)電磁像素化表面片，而圖1B示出根據(jù)本公開的金屬貼片之間的開關(guān)的細(xì)節(jié)；[0015]圖2示出根據(jù)本公開的可重構(gòu)片的表面上的八邊形像素陣列；[0016]圖3示出根據(jù)本公開的用于正方形貼片天線的諧振長度尺寸中像素大致數(shù)量的曲線；[0017]圖4A、圖4B和圖4C示出根據(jù)本公開的在頻率從fi增加至f2和從f2增加至f3時如何重構(gòu)像素化片以容納貼片元件；[0018]圖5A示出根據(jù)本公開的進(jìn)入天線的反射系數(shù)用于模擬配置為貼片天線的像素化片并隨后尺寸上重構(gòu)為以8.38、9.2和10.1GHz為中心的三個不同的工作頻率，而圖5B示出根據(jù)本公開的對應(yīng)的天線方向圖；[0019]圖6A示出根據(jù)本公開的高達(dá)12GHz的GeTe開關(guān)的測量無線電頻率(RF)損耗，圖6B示出根據(jù)本公開的連接4個像素的4個開關(guān)，圖6C示出根據(jù)本公開的就0.5Ω的Rcir^PlO4的Roff/R。#的不同Cciff而言模擬的單刀四擲(SP4T)RF開關(guān)，而圖6D示出根據(jù)本公開的具有并聯(lián)PCM阻抗和Cciff的GeTeRF開關(guān)的簡化等效電路模型；[0020]圖7A、圖7B、圖7C和圖7D將利用DC偏壓線驅(qū)動開關(guān)的RF性能與根據(jù)本公開的利用光學(xué)驅(qū)動開關(guān)的RF性能的對比；[0021]圖8A示出多模垂直腔面發(fā)射激光器(VSCEL)陣列布圖，圖SB示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的輸出光功率和功率轉(zhuǎn)換效率；[0022]圖9示出根據(jù)本公開可以用于驅(qū)動圍繞四個像素的PCM開關(guān)的VCSEL陣列布局的圖的俯視圖；[0023]圖10示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的GeTePCM材料的吸收頻譜，其中示出在950至980nm波長處的300至500nm的吸收深度；[0024]圖11示出根據(jù)本公開的用于1250VCSEL的控制和驅(qū)動器網(wǎng)絡(luò)的示例；以及[0025]圖12示出根據(jù)本公開的圖11的控制/驅(qū)動器網(wǎng)絡(luò)用于16個可重構(gòu)片的擴展示例?！揪唧w實施方式】[0026]在下面的描述中，各種具體細(xì)節(jié)被陳述以清楚地描述這里公開的各種【具體實施方式】。但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，所要求保護的本公開還可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下來實施。在其他的示例中，公知的特征并未被描述以避免混淆本公開。[0027]本說明書描述了電磁(EM)片(tile)lO，如圖1A所示，其頂面包括金屬貼片(patch)32的二維周期陣列，金屬貼片32由小間隙分開，使得周期遠(yuǎn)小于任何感興趣的頻率處的波長。在金屬貼片32之間的每個間隙內(nèi)是開關(guān)34，其在激活時將跨設(shè)在所述間隙的兩個金屬貼片32電連接。通過金屬貼片之間的間隙中的開關(guān)34的驅(qū)動而連接各個金屬貼片32可以有效地產(chǎn)生較大導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)，其形成天線、傳輸線和頻率選擇性表面的基礎(chǔ)。通過選擇特定開關(guān)34可以配置電磁結(jié)構(gòu)，并且接著通過改變開關(guān)34的狀態(tài)，重構(gòu)至另一個電磁結(jié)構(gòu)。電磁片10還可以成為電磁片10的陣列的一部分以產(chǎn)生較大的電磁結(jié)構(gòu)。單獨的電磁片10或電磁片陣列可以重構(gòu)用于多種電磁功能，例如調(diào)頻發(fā)射或接收陣列、波束轉(zhuǎn)向、調(diào)諧頻率選擇性表面和用于選路、濾波和阻抗匹配的傳輸線電路?？梢哉J(rèn)為小金屬貼片32和開關(guān)34構(gòu)成像素化可重構(gòu)電磁面。在本公開中，利用來自垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列14中的激光器(通過輻射的受激發(fā)射進(jìn)行光放大)的光信號驅(qū)動開關(guān)34。所述光驅(qū)動的開關(guān)34優(yōu)選由相變材料(PCM)制成，因為PCM是雙態(tài)的并且可以設(shè)置為導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)。一旦設(shè)置，可以除去光驅(qū)動信號，PCM將保持在設(shè)置的狀態(tài)。[0028]集成可重構(gòu)電磁片10具有帶有互連無線電頻率(RF)饋線(feedline)16的RF和光學(xué)層，其可以與其它可重構(gòu)電磁片10放置在一起以形成較大可重構(gòu)電磁表面。電磁像素化片10具有金屬貼片32，金屬貼片32具有遠(yuǎn)小于所期望的無線電操作頻率的波長的尺寸。每個金屬貼片32可以被視為電磁像素化片10中的像素32。將發(fā)射/接收模塊12連接至用于各個電磁結(jié)構(gòu)的RF饋電的像素化表面的非可重構(gòu)RF饋電結(jié)構(gòu)16的數(shù)量有限，遠(yuǎn)小于像素32的數(shù)量。RF開關(guān)結(jié)構(gòu)在像素32之間具有PCM開關(guān)34的PCM開關(guān)矩陣，并帶有亞波長金屬像素32的重疊細(xì)顆?；嚵小F開關(guān)34允許電磁像素化片10被重構(gòu)為多個電磁功能。RF開關(guān)34可以利用VCSEL陣列14來光驅(qū)動并被重置。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列14具有半導(dǎo)體激光二極管陣列，其激光束從頂面垂直發(fā)射，而非傳統(tǒng)的邊緣發(fā)射半導(dǎo)體激光器。因為VCSEL發(fā)射的激光束垂直于激光器的有源區(qū)(activereg1n)，與邊緣發(fā)射器的平行于有源區(qū)不同，可以同時處理VCSEL陣列，例如在砷化鎵晶片上?？刂凭W(wǎng)絡(luò)(圖11和圖12中示出了示例)向VCSEL陣列14中的特定激光器提供脈沖化或CW電流以重構(gòu)電磁片1的功能。多層電磁帶隙結(jié)構(gòu)形成寬帶多層接地面22以覆蓋像素化片10的操作頻率。[0029]本公開的某些優(yōu)勢在于具有鎖定在一起的PCM開關(guān)34的開關(guān)結(jié)構(gòu)，從而不需要備用電源，通態(tài)電阻低至?0.3Ω，從而實現(xiàn)低RF損耗(?0.1dB)、快速切換一20THz的RF開關(guān)速度優(yōu)值系數(shù)(l/(2JiR0nC0ff))、提供高隔離(?20dB)的高開關(guān)比一>104，超高線性IP3?7dBm、高功率處理一10w、以及魯棒性一只需要鈍化層。在使用半導(dǎo)體和RFMEMS開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，需要偏壓線(biaslines)驅(qū)動，從而產(chǎn)生很大電磁干擾。RFMEMS開關(guān)和MEMS活塞開關(guān)是機械的并出于魯棒性而可能需要密封包裝，半導(dǎo)體和MEMS開關(guān)通常需要恒源應(yīng)用，從而需要備用電源。進(jìn)一步，基于半導(dǎo)體和某些材料的開關(guān)可能在高功率傳輸情況下是非線性的。[0030]可重構(gòu)像素化表面片30可以具有可重構(gòu)的非驅(qū)動天線元件和位于陣列的驅(qū)動天線元件之間的其他電路。驅(qū)動和非驅(qū)動元件之間的電磁親合允許柵瓣(gratinglobe)自由波束掃描，因為驅(qū)動和耦合元件可以具有大于λ/2的間距。這能夠使T/R模塊數(shù)降低四分之一或更多。重構(gòu)只在一個表面上發(fā)生并且非重構(gòu)RF饋電線簡化了集成。亞波長像素允許頻率可重構(gòu)性和波束掃描。[0031]在現(xiàn)有技術(shù)中，針對于最大掃描角，傳統(tǒng)陣列使用每輻射元件的發(fā)射/接收(T/R)模塊。天線元件的可重構(gòu)性需要可重構(gòu)的RF饋電以防止柵瓣。某些開關(guān)技術(shù)可能需要更大的像素并因而減小微調(diào)頻率或波束掃描的能力。[0032]通過VCSEL陣列14對開關(guān)34進(jìn)行超快光學(xué)驅(qū)動具有以下優(yōu)勢。激光器偏壓線位于寬帶多層接地面22以下，其將金屬貼片32與用與激光器的有可能數(shù)千的控制線產(chǎn)生的任何無線電頻率(RF)干擾屏蔽開。能量被集中并且開關(guān)可以在?1ns至10ns的時間內(nèi)打開或關(guān)閉，因為其不需要單獨的發(fā)熱元件以及其相關(guān)的熱時間常數(shù)。并且，PCM開關(guān)34的激光器陣列驅(qū)動與需要恒定功率的光導(dǎo)開關(guān)的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動相比非常功率高效。[0033]在本公開中，寬帶多層接地面22可以隨頻率改變有效天線陣列接地面位置，其減輕了帶寬(BW)對頻率中的變化。采用非可重構(gòu)接地面但寬帶接地面22簡化了集成。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用單個金屬接地面使陣列帶寬隨頻率變化?？芍貥?gòu)接地面的缺點在于在接地面層中需要開關(guān)。[0034]在本公開中，可以采用異質(zhì)晶片集成以形成具有對近距和對準(zhǔn)的微米級控制的電磁片。晶片規(guī)模集成微系統(tǒng)將微細(xì)加工法的固有精度用于刻圖、粘合和細(xì)化處理以制成所述電磁片。亞片(sub-tile)的并行加工能夠?qū)崿F(xiàn)在集成之前子層功能(例如PCM開關(guān)34、VCSELS14以及微透鏡20和26)的獨立優(yōu)化。用于光學(xué)器件的非集成法將需要較大系統(tǒng)和更多電力，并且零件裝配法將無法提供集中光能量所需的對準(zhǔn)精度，具有較高功耗并且效率低。[0035]圖1A示出了本公開的一個優(yōu)選實施方式。下面將從圖1A的底部開始對圖1A中的每層進(jìn)行描述。[0036]底層具有發(fā)射/接收T/R模塊12，其使RF信號滿足發(fā)射和接收的條件。這些T/R模塊12通常包括功率放大器、低噪聲放大器、混頻器、移相器、開關(guān)和環(huán)行器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開需要較少的T/R模塊12，因為表面像素32的可重構(gòu)性意味著非驅(qū)動元件調(diào)節(jié)可以用于進(jìn)行波束轉(zhuǎn)向、阻抗匹配和濾波等。[0037]接著的上面一層是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)14的陣列。這些激光器14提供驅(qū)動或重置電磁片10的每個像素32之間的開關(guān)34的光信號的控制。對每個像素32存在一個或多個激光器14。每個VCSEL14具有控制電子電路，其示例示于圖11和圖12中，用于使每個激光器14在最多兩個不同的最大功率等級上獨立運轉(zhuǎn)并且能夠控制切斷(shut-off)波形?？梢詮纳虡I(yè)供貨商(例如PrincetonOptronics，Inc.，IElectronicsDriveMercerville，NJ08619)獲得VCSEL陣列14作為定制產(chǎn)品。[0038]為了將來自于VCSEL的光聚集在可重構(gòu)表面上，使用一個或多個微透鏡陣列。如果使用一個以上的微透鏡陣列，則透鏡層可能不連續(xù)并且可以出現(xiàn)在電磁片中的不同等級的層處，例如如圖1A所示，其中準(zhǔn)直透鏡陣列20正位于VCSEL陣列14上方并且聚焦透鏡陣列26正位于可重構(gòu)像素化表面片30下方?？梢詮纳虡I(yè)供貨商(例如德國JenoptikAG,Carl-Zeiss-Strasse107739Jena)獲得此類的微透鏡陣列作為定制產(chǎn)品。[0039]RF非可重構(gòu)接地面22具有小孔23或針孔(pinhole)，其直徑遠(yuǎn)小于針對期望的無線電操作頻率的RF波長，以允許傳輸發(fā)自激光器14的光。由于接地面22是非可重構(gòu)的，為了覆蓋寬的帶寬，接地面22具有多層頻率選擇性反射器，其對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。多層頻率選擇性反射器是一種頻率選擇性表面，并且可以由位于介電基片的層上或之間具有帶通或帶止特性的導(dǎo)電元件陣列構(gòu)成。下述的參考文獻(xiàn)[I]描述了這種多層頻率選擇性反射器的一個示例，并在此全文并入。接地面22還可以連接至總系統(tǒng)接地。[0040]基片24可以位于接地面22與微透鏡層26之間。所述基片應(yīng)為透光的以使光開關(guān)驅(qū)動信號可以以最小的衰減傳輸通過基片?；?4可以由玻璃、熔凝硅石、石英、空氣或其他透光塑料制成。并且，對于在紅外光譜中操作的VCSEL14，可以使用其他基片，例如GaAs。[0041]像素化表面片30是由金屬貼片32和開關(guān)34布置構(gòu)成的層。金屬貼片32可以是各種形狀，包括正方形、矩形或八邊形，其尺寸遠(yuǎn)小于波長。像素化表面片30具有基片，金屬貼片32和開關(guān)34位于基片上。用于可重構(gòu)像素化表面片30的基片也可以是透光的，以用于光開關(guān)驅(qū)動信號的傳輸。開關(guān)34位于金屬貼片32之間的間隙中，并優(yōu)選由相變材料(PCM)制成。這些PCM開關(guān)34直接設(shè)置在一個或多個VCSEL14上，使得來自VCSEL14的光聚焦在PCM材料34上。一些金屬貼片32和PCM開關(guān)34的細(xì)節(jié)示于圖1B中。金屬貼片32加上圍繞貼片32的每個間隙的一半可以視為可重構(gòu)像素化表面片30的像素。[0042]RF輸入線16將發(fā)射/接收模塊層12連接至可重構(gòu)像素化表面片30上的貼片32AF輸入線的數(shù)量取決于最小和最大操作頻率、片尺寸和可從像素獲得的分辨率。一旦針對應(yīng)用確定RF線的數(shù)量，RF輸入線16是非可重構(gòu)的。通過適當(dāng)?shù)尿?qū)動PCM開關(guān)34來配置來自于RF輸入線16所連接到的貼片32的傳輸線，RF信號可以連接至可重構(gòu)像素化表面片30上的可重構(gòu)EM結(jié)構(gòu)。另外，從RF接地面22至可重構(gòu)像素化表面片30上的貼片可以制成非可重構(gòu)RF接地線25。這些接地線可以作為可重構(gòu)像素化表面片30上的可重構(gòu)傳輸線元件的RF接地。[0043]下面將對本公開的組成元件進(jìn)行詳細(xì)說明。[0044]像素的外形和像素間間隙尺寸是RF耦合和/或像素32之間的隔離以及分布的PCM開關(guān)34的長寬比的重要設(shè)計參數(shù)，其直接轉(zhuǎn)換為開關(guān)的等效電阻。較窄的像素間間隙的結(jié)果是用于PCM開關(guān)的較低要求光驅(qū)動功率。但是，其還導(dǎo)致RF耦合增加，這可能使相控陣列性能下降。[0045]圖2示出了八邊形貼片32和PCM開關(guān)34，貼片32間具有間隙33。八邊形貼片32使貼片32之間具有較窄像素間間隙，長寬比為40:1，這降低了像素或貼片32之間的電容性RF耦合。40:1的長寬比表示相鄰貼片32之間的間隙寬度36是與該貼片32接觸的PCM開關(guān)34的長度38的1/40。[0046]片中的像素數(shù)量由感興趣的最低頻率確定，而像素的尺寸由高頻端處所需的調(diào)諧分辨率確定。[0047]在一個示例中，具有25x25像素陣列的玻璃基片24，每個貼片或像素32為1.5mm正方形，PCM開關(guān)34的寬度36為5μπι，長度38為200μπι的可重構(gòu)表面片包括可用于制成從2GHz(S-band)至12GHz(X-band)調(diào)節(jié)的貼片天線。圖3的曲線示出了從2GHz(S-band)至12GHz(X-band)可調(diào)節(jié)的此示例所需像素或貼片32的最小數(shù)量。[0048]圖4A、圖4B和圖4C示出了隨著頻率從fi增加至f2和從f2增加至f3如何重構(gòu)可重構(gòu)像素化表面片30中的貼片32。在圖4A、圖4B和圖4C中，僅有4個RF饋電點40圍繞片10設(shè)置。每個饋電點40可以連接至一個像素32。在針對的圖4A中，PCM開關(guān)34配置為僅形成一個貼片42。在針對f2的圖4B中，PCM開關(guān)34配置為形成三個貼片42，每個貼片連接至RF饋電點40。在針對f3的圖4C中，PCM開關(guān)34配置為形成四個貼片42和五個非驅(qū)動天線元件44。四個貼片42中的每個都連接至RF饋電點40，而五個非驅(qū)動天線元件44并不連接至RF饋電點40。[0049]注意在如圖4C中所示的f3處，3x3像素陣列的頂行延伸超過可重構(gòu)像素化表面片30而進(jìn)入下一片。在頻率f3處，驅(qū)動貼片42與非驅(qū)動元件44之間的電磁耦合用于抑制所有掃描角上的柵瓣，并維持低VSWR。[0050]在圖5A中，對單像素化貼片天線進(jìn)行仿真，用以通過開關(guān)34的三次變換來改變天線貼片幾何形狀，從而被重構(gòu)用于在頻率8.38GHz、9.2GHz和10.1GHz處的操作。單個的固定RF饋電點被使用。圖5A示出了針對三種配置的進(jìn)入天線的反射系數(shù)Sn的曲線50、52和54。圖5B示出了針對三種配置的遠(yuǎn)場方向圖(far-field口&?6?1)56、58和59。？01開關(guān)34的開和關(guān)的表面電阻(sheetresistance)假設(shè)為100Ω/square和1000kΩ/square。[0051]在圖5B所示的以10.1GHz為中心的配置中，仿真的效率大約為相同幾何形狀的非可重構(gòu)天線的效率的80%。10%的效率差異主要是由于互連貼片或像素32的PCM開關(guān)34所造成的RF損耗。也可以使用可重構(gòu)像素化表面片30來配置其他類型的平面天線，例如偶極天線、蝶形天線、分立天線(fragmentedantenna)和分形天線。[0052]如上參照圖1A所討論地，接地面22是非可重構(gòu)的。因為EM結(jié)構(gòu)的最佳性能(例如阻抗匹配和輻射增益)取決于所述結(jié)構(gòu)與接地面之間的厚度，因此必要地是在操作頻率改變時該有效差異變化?？梢岳冕槍拥孛?2的多個等級的頻率選擇性表面來實現(xiàn)此目的，此方面內(nèi)容描述于下面的參考文獻(xiàn)[I]中。[0053]相變材料(PCM)開關(guān)34具有已知特性，即如果PCM材料被加熱至大約300°C的一個溫度并以受控方式冷卻，則材料將結(jié)晶并變?yōu)榭蓪?dǎo)電。如果PCM材料加熱至更高溫度(大約700°C)并迅速淬火，則其變?yōu)榉蔷尾⑶曳菍?dǎo)電。因此，通過此溫度控制可以驅(qū)動和重置像素化表面中的開關(guān)34。用于本公開的優(yōu)選PCM開關(guān)34是用碲化鍺(GeTe)摻雜的硫?qū)倩锊Ａе圃於傻?。硫?qū)倩衔锊Ａ前环N或多種硫?qū)倩锍煞值牟Ａ?。硫?qū)倩飶V泛用于可重寫光盤和相變存儲器中，并且通過加熱，它們可以在非晶形與晶體狀態(tài)之間切換，由此改變它們的光學(xué)和電氣特性并允許存儲信息。針對相變材料的應(yīng)用在2013年I月9日提交的美國專利申請序列號13/737,441中有進(jìn)一步描述，將其全文并入在此作為參考。[0054]將PCM材料34加工成位于金屬貼片32的間隙內(nèi)，使得當(dāng)被驅(qū)動為導(dǎo)通狀態(tài)時，開關(guān)34將在兩個貼片之間提供低電阻電橋，從而將它們有效地電連接。通過此方式，通過結(jié)合多個像素或貼片32驅(qū)動開關(guān)34的特定圖案，能夠產(chǎn)生可重構(gòu)平面EM結(jié)構(gòu)，例如天線、傳輸線或者頻率選擇性表面。[0055]如何將PCM開關(guān)34放置在金屬貼片32之間的間隙中的示例示于圖6B中。圖6D示出了具有并聯(lián)的電阻60和電容CQff62的GeTePCM開關(guān)34的簡化等效電路模型。[0056]圖6A示出了針對于最高達(dá)12GHz的GeTePCM開關(guān)34的測量RF插入損耗。插入損耗在最高達(dá)12GHz時為?0.ldB，而導(dǎo)通狀態(tài)(on-state)電阻Rcin為IΩ。圖6C示出了對于示例性GeTeSP4T開關(guān)34的仿真插入損耗和隔離。可以獲得小于0.1dB的插入損耗，Rcjn小于0.5Ω，并且Roff/Ron比為104。使用幾何結(jié)構(gòu)為寬度36為5wn和長度38為200到400ym的PCM開關(guān)34，可以實現(xiàn)該低等級的導(dǎo)通狀態(tài)電阻。這種開關(guān)34與VCSEL驅(qū)動相兼容。采用1fF的斷開狀態(tài)(off-state)電容Cciff，RF隔離可以保持為高至25dB。[0057]替代于使用光學(xué)驅(qū)動，可以在開關(guān)附近放置小加熱元件來驅(qū)動PCM開關(guān)34。但是，用于加熱元件的偏置網(wǎng)絡(luò)將使可重構(gòu)EM結(jié)構(gòu)的性能嚴(yán)重下降?？梢詮膱D7A中看到這一點，圖7A分別示出了對于圖7B的參考微帶線、圖7C的具有光學(xué)驅(qū)動的PCM開關(guān)和圖7D的具有用于加熱的偏壓線的PCM開關(guān)的仿真結(jié)果64、65和66。具有介電常數(shù)(εΓ)為5.5的2mm厚度的玻璃基片用于該仿真。此仿真證明對于在兩個相同的1mm場微帶線之間間隙為5μπι的兩個像素的RF性能的顯著降級。在仿真中，PCM開關(guān)34具有l(wèi)OOohms/square的導(dǎo)通狀態(tài)表面電阻。對于需要偏壓線的開關(guān)的情況，如圖7C中所示，電磁模型包括具有代表每個PCM開關(guān)位置下方的加熱器網(wǎng)格的電阻的電線(wireline)。圖7D的配置的插入損耗S21參數(shù)的比較清楚地示出，沿微帶線的RF傳輸在2GHz處開始降級并且在偏壓線存在的情況下朝著高頻變大，而在沒有偏壓線的情況下，如圖7C中所示(其是本公開的光學(xué)驅(qū)動)，其與圖7B中所示的參考微帶線相比沒有RF性能的降級。如圖7A、圖7B和圖7C中所示的沿微帶線的近場分布圖也清楚地證明圖7D與圖7B和圖7C相比衰減的電磁場。圖7D中所示的衰減的電磁場是由像素下的偏壓線造成的。[0058]本公開的光驅(qū)動消除了對于加熱網(wǎng)格需要偏壓線。PCM開關(guān)34的光驅(qū)動從聚焦的高功率垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELH4開始，如圖1A所示。相變材料(PCM)的光驅(qū)動已經(jīng)用于消費者可重寫DVD(DVD+RW)和用于動態(tài)光存儲的藍(lán)光盤，并且因此是一種成熟的技術(shù)，其在下面的參考文獻(xiàn)[2]和[3]中描述。在這些應(yīng)用中，具有聚焦衍射極限光斑(0.4至0.6μπι)的脈沖紅(650至660nm)和紫外藍(lán)(400至450nm)激光二極管分別用于驅(qū)動DVD和藍(lán)光盤中的PCM材料并改變其光學(xué)反射率以用于讀出。相關(guān)的寫入和擦除光功率密度對于10至50ns脈沖持續(xù)時間處于15至30mW/Wi2的量級。對于DVD，采用單激光并且DVD機械地旋轉(zhuǎn)，而激光沿DVD徑向移動以執(zhí)行讀寫功能。在初始狀態(tài)中，DVD的記錄層是多晶的。在寫入期間，聚焦的激光束選擇性地加熱相變材料的區(qū)域至高于熔化溫度，從而該區(qū)域的所有原子能夠迅速地移動至液態(tài)。然后，當(dāng)冷卻時，隨機液態(tài)被“冷凍”并且獲得所謂的非晶相。如果相變層加熱到熔化溫度以下但是高于結(jié)晶溫度并保持足夠時間，則原子復(fù)原回有序狀態(tài)，即結(jié)晶相。[0059]在本公開中，存在激光器陣列14，使得每個PCM開關(guān)34與激光器處于一對一的對應(yīng)。優(yōu)選使用垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)H來驅(qū)動開關(guān)34，因為其能夠發(fā)射與其基片表面垂直的光束18，如圖1A所示。VCSEL14具有大于40%的高功率轉(zhuǎn)換效率，并且其固有地能被放置在定制二維(2D)陣列格式中。VCSEL陣列與匹配的微透鏡陣列結(jié)合，可以具有足夠的光學(xué)能量密度以可控地改變天線陣列中的PCM開關(guān)34的相態(tài)(phase)，并從而改變其電阻。[0060]圖8A示出了多模VCSEL14的2D(二維)陣列的布局，其可以具有976nm的波長。這種陣列在下面的參考文獻(xiàn)[4]中進(jìn)行了描述。圖SB示出了用于在976nm波長處產(chǎn)生800W的脈沖峰值功率和40%的功率轉(zhuǎn)換效率的多模VCSEL14的陣列的輸出光功率和功率轉(zhuǎn)換效率。VCSEL陣列可以由對于每個VCSEL250ys的脈沖寬度和大約IA的峰值電流的電流脈沖波形驅(qū)動。利用具有50μπι的發(fā)射孔徑和由Iys或更寬的電流脈沖波形所驅(qū)動的多模VCSEL14可以獲得大約IW的峰值輸出功率。將電流脈沖寬度減小到大約200ns可以得到大約5倍于針對Iys電流脈沖寬度的輸出幅度。[0061]脈沖化的多模VCSEL14的高峰值輸出功率可以用于加熱可重構(gòu)像素化表面片30的每個輻射貼片32之間的PCM材料段34，并從而切換其相態(tài)和電阻。對于基于GeTe的PCM材料34，需要在脈沖寬度700ns處的大約2mW/wn2的功率密度，以將其初始非晶相變?yōu)槎嗑?，如下面的參考文獻(xiàn)[5]、[6]和[7]所述，導(dǎo)致其電阻率多于三個量級的降低。需要大約兩倍于該值的功率密度來將PCM材料逆轉(zhuǎn)至非晶相。這些光功率密度等級隨著脈沖寬度的降低而增加。例如，當(dāng)前對于DVD寫入和擦除循環(huán)，使用在10至50ns脈沖寬度處的15至30mW/ym2等級的功率密度。[0062]為了獲得足夠的光功率以在給定PCM開關(guān)34中產(chǎn)生足夠高的溫度，以設(shè)置或重置開關(guān)狀態(tài)，可能需要將每個光束18聚集在PCM開關(guān)34的小點上，這可以通過采用聚焦微透鏡陣列來實現(xiàn)。通過使用線形段中的多個多模VCSEL15，多個VCSEL14可以用于驅(qū)動單一PCM開關(guān)，如圖9所示。圖9示出了可以用于驅(qū)動圍繞四個像素的PCM開關(guān)的VCSEL陣列布局14的平面圖。在圖9中，VCSEL布局14遵循可重構(gòu)像素化表面片30中的貼片32之間的間隙的網(wǎng)格。圖9示出的每個線形段包括橢圓形多模VCSEL15的線形布置，VCSEL15的尺寸為沿短軸范圍為從25至50ym，沿長軸為從50至lOOym，而在連續(xù)發(fā)射元件15之間具有從5至1ym的間隙。[0063]由于在所用量子阱結(jié)構(gòu)中獲得的光學(xué)增益，VCSEL14在高于950nm的波長時是最高效的。幸運的是，在波長范圍950至980nm內(nèi)發(fā)射的光處于GeTePCM材料的吸收帶內(nèi)，如圖10中所示。在950至980nm波長(1.27至1.31eV)的吸收系數(shù)是大約2x10cm—1至3x10cm—1，如下面的參考文獻(xiàn)[5]中所描述地，這將產(chǎn)生大約300至500nm的吸收深度。[0064]為了將多模VCSEL陣列14的輸出功率聚集在PCM開關(guān)陣列34上，將一組兩個定做的微透鏡陣列放置在VCSEL14與可重構(gòu)像素化表面片30之間，如圖1A中所示。第一微透鏡陣列20在其焦距長度處放置地靠近VCSEL陣列14以對VCSEL14發(fā)出的發(fā)散光進(jìn)行準(zhǔn)直。定位于靠近可重構(gòu)像素化表面片30的聚焦微透鏡陣列26將第一組微透鏡20發(fā)出的準(zhǔn)直光束聚焦在金屬貼片32之間的對應(yīng)PCM開關(guān)34上。聚焦微透鏡26的直徑和焦距例如分別為50μπι和100ym(f-number=2)例如導(dǎo)致在PCM開關(guān)上、IWi波長處(d0=2fλ/D，其中f為焦距，D為微透鏡孔徑)的大約4μηι的光斑大小。此光斑大小與圖2不例布局中的PCM開關(guān)34的5μηι的寬度36良好對應(yīng)。[0065]采用微透鏡設(shè)計來聚焦具有以200ns或更小脈沖寬度驅(qū)動的大約IW的峰值輸出功率的每個25wn孔徑的VCSEL14，可以在PCM開關(guān)34上入射大于50mW/Wn2的光功率密度。此功率密度等級大到足以切換PMC的相態(tài)，甚至以更短的脈沖寬度。GeTePCM材料的電阻率在多晶相通常大約是3x10—6Qm,而在其非晶相要高4至5個數(shù)量級，如2013年I月9日提交的美國專利申請13/737，441中所描述的。對于在95011111波長光的吸收深度內(nèi)的50011111的？01厚度，其，由聚焦25x50wn2的多模VCSEL元件14形成的5xl0wn2的結(jié)晶化的段的電阻大約為3Ω。如圖9中所示的沿單個PCM開關(guān)34聚焦的多個激光器15將通過激光器15的數(shù)量降低電阻。[0066]用于光驅(qū)動每個可重構(gòu)像素化表面片30中的PCM開關(guān)34的VCSEL陣列14需要適當(dāng)?shù)目刂坪万?qū)動電子電路。在圖11中示出了足以在I毫秒內(nèi)為1250個VCSEL14提供電流脈沖輸出的激光器驅(qū)動器開關(guān)矩陣系統(tǒng)的示例。VCSEL14可以分組為125個單元的塊，每個單元塊可以被并行尋址。每個單元將需要:具有開/關(guān)控制、脈沖寬度控制和電流水平控制的激光器驅(qū)動器70;和1:125高速開關(guān)矩陣78，其能夠?qū)⒓す馄黩?qū)動器輸出順序地引導(dǎo)至所述片中的125個位置。激光器驅(qū)動器電路70具有10個激光器驅(qū)動器/開關(guān)矩陣子系統(tǒng)、相關(guān)緩存器和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)控制器72以促進(jìn)10個激光器驅(qū)動器并行操作，并具有單個激光器驅(qū)動器配置控制。來自每個開關(guān)矩陣78的相對輸出位置對于所述片中10個激光器單元的每個都是相同的，因為開關(guān)矩陣是通過I:10分布緩存器76和FPGA控制器74并行驅(qū)動的。因此，125個FPGA輸出可以被施加至1250個開關(guān)34。需要10個FPGA控制線73用于激光開/關(guān)控制和需要10個FPGA線75用于激光器驅(qū)動器電流控制。需要一個FPGA線77用于將所有激光器控制器設(shè)置為慢或快。[0067]將此方法用于較大片或多個片的擴展的示例示于圖12中。在此示例中，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動16個像素化片，每個具有1250個VCSEL。通過簡單地插入1:16分布緩存器76和開關(guān)矩陣78即可實現(xiàn)此擴展，如圖12所示。FPGA控制機制與圖11所示單片的示例相同，需要125個開關(guān)控制器和21個激光器驅(qū)動器控制線。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以修改此網(wǎng)絡(luò)以用于控制像素化片內(nèi)的其他數(shù)量的VCSEL。[0068]參考文獻(xiàn)[I]至[7]在此全文并入作為參考。[0069][I]Su，T.;Li，C.Y.;He，M.;Chen，R.S.，“Anumericallyefficienttransmiss1ncharacteristicsanalysisoffiniteplanarFrequency-SelectiveSurfaceembeddedinstratifiedmedium，，，MicrowaveandMillimeterWaveTechnology(ICMMT)，2010Internat1nalConferenceon,Vol.,n0.,pp.152，155,8-llMay2010.[0070][2]DVD+Rewritable-uHowitworks”，PhiIipsMediaRelat1ns,1999,Einhoven，TheNetherlands.[0071][3]D.J.AdeIerhoI，“MediaDevelopmentforDVD+RffPhaseChangeRecording”，Proc.EuropeanSymposiumonPhaseChangeMaterial(epcos.0rg),2004.[0072][4]J.F.SevrinjR-VanleevwenandC.Ghosh，“HighPowerVCSELsMatureintoProduct1n”，LaserFocusWorldjApril2011Page61.[0073][5]J.K.0lsonetal.，“OpticalpropertiesofamorphousGeTe,Sb2Tw3,Ge2Sb2Te5:Theroleofoxygen,,JournalofAppliedPhysics,vo1.99,p.103508,2006.[0074][6]C.H.Chuetal.，“Laser-1nducedphasetransit1nofGe2Sb2Testhinfilmsusedinopticalandelectronicdatastorageandinthermallithography，，,OpticsExpress,vo1.17,p.18383,2010.[0075][7]M.Xuetal.，“PressuretuneselectricalresistivitybyfourordersofmagnitudeinamorphousGe2Sb2Tesphase-changememoryalloy”，ProceedingNat1nalAcademyScienceUSA.2012MayI；109(18):El055-El062.[0076]上文根據(jù)專利法的要求對本公開進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解如何對本發(fā)明做出改變和修改以滿足它們的特定要求或條件。在不背離這里所公開的本公開的范圍和精神下可以做出所述改變和修改。[0077]為了根據(jù)專利法的要求對本發(fā)明進(jìn)行說明，說明書詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性優(yōu)選實施方式。上述詳細(xì)描述并非用于將本發(fā)明的范圍限制于所述細(xì)節(jié)，而是使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解并以適當(dāng)方式實施本發(fā)明?？赡艿男薷暮妥兓瘜Ρ绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。說明書中對示例性實施方式的說明中對于公差、元件尺寸、特定操作條件和工程規(guī)格等的詳細(xì)說明并非用于限制本發(fā)明，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和變化?！旧暾埲恕扛鶕?jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)描述了本發(fā)明，并也考慮到了未來技術(shù)進(jìn)步后的改進(jìn)和調(diào)整，即根據(jù)以后的現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書來確定。除非明確說明，說明書中單數(shù)形式的技術(shù)特征并非限于“一個并且只有一個”。并且，說明書中的元件、部件、方法或加工步驟也不局限于權(quán)利要求書中所限定的元件、部件、方法或加工步驟。除非明確采用“meansfor”的形式，權(quán)利要求的技術(shù)特征不屬于35U.S.C.第112部分第6段所述情況。除非明確采用“包括步驟…”的形式，本文中方法和加工步驟也不屬于上述法條所述情況。[0078]本文中所有元件、部分和步驟都是優(yōu)選包括的?？梢岳斫猓疚乃龅脑?、部分和步驟可以由其他元件、部分和步驟來替換或者刪除，這都與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。[0079]廣義而言，本說明書至少披露下述內(nèi)容:[0080]一種可重構(gòu)電磁片，其包括激光器層和像素化表面，所述激光層包括多個激光器，而像素化表面包括多個金屬貼片和多個開關(guān)，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片和第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中，其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器，并且所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料。[0081]概念[0082]本說明書至少披露了下面的概念:[0083]概念1.一種可重構(gòu)電磁片，包括:[0084]激光器層，其包括多個激光器；以及[0085]像素化表面，其包括多個金屬貼片和多個開關(guān)，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中；[0086]其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器；[0087]其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料；[0088]其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)；以及[0089]其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。[0090]概念2.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述多個激光器包括多個垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。[0091]概念3.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:[0092]位于所述激光器層與所述像素化表面之間的多個透鏡；[0093]其中所述多個透鏡中的每個相應(yīng)透鏡將來自相應(yīng)激光器的光聚焦到相應(yīng)開關(guān)上。[0094]概念4.根據(jù)概念3所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:[0095]所述激光器層與所述像素化表面之間的接地面，所述接地面具有針孔以允許光傳輸通過所述接地面；[0096]其中所述針孔的直徑小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。[0097]概念5.根據(jù)概念4所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述多個透鏡還包括:[0098]準(zhǔn)直透鏡陣列，其包括所述激光器層與所述接地面之間的第一多個微透鏡；以及[0099]聚焦透鏡陣列，其包括所述接地面與所述像素化表面之間的第二多個微透鏡。[0100]概念6.根據(jù)概念5所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:[0101]所述接地面與所述聚焦透鏡陣列之間的透光基片；[0102]其中所述透光基片包括玻璃、熔凝硅石、石英、透光塑料或GaAs。[0103]概念7.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:[0104]多個發(fā)射/接收模塊，每個發(fā)射/接收模塊由導(dǎo)電體耦合至所述多個金屬貼片中的至少一個金屬貼片；[0105]其中所述激光層位于所述多個發(fā)射/接收模塊與所述像素化表面之間。[0106]概念8.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述相變材料包括:[0107]碲化鍺(GeTe)摻雜的硫?qū)倩锊Ａ?。[0108]概念9.根據(jù)概念4所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述接地面包括:[0109]多層頻率選擇性反射器。[0110]概念10.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述相變材料具有的長寬比使得相變材料跨所述間隙的寬度基本上小于所述相變材料沿所述間隙的長度。[0111]概念11.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:[0112]控制和驅(qū)動器電路，用于控制和選擇性地驅(qū)動所述多個激光器中的激光器。[0113]概念12.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述像素化表面還包括:[0114]可重構(gòu)非驅(qū)動元件。[0115]概念13.根據(jù)概念I(lǐng)所述的可重構(gòu)電磁片，其中:[0116]所述金屬貼片具有的尺寸小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。[0117]概念14.一種提供可重構(gòu)電磁片的方法，包括:[0118]提供包括多個激光器的激光器層；以及[0119]提供包括多個金屬貼片和多個開關(guān)的像素化表面，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中；[0120]其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器；[0121]其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料；[0122]其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的所述相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)；以及[0123]其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的所述相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。[0124]概念15.根據(jù)概念14所述的方法，其中所述多個激光器包括多個垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。[0125]概念16.根據(jù)概念14所述的方法，還包括:[0126]提供位于所述激光器層與所述像素化表面之間的多個透鏡；[0127]其中所述多個透鏡中的每個相應(yīng)透鏡將來自相應(yīng)激光器的光聚焦在相應(yīng)開關(guān)上。[0128]概念17.根據(jù)概念16所述的方法，還包括:[0129]提供所述激光器層與所述像素化表面之間的接地面，所述接地面具有針孔以允許光傳輸通過所述接地面；[0130]其中所述針孔的直徑小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。[0131]概念18.根據(jù)概念17所述的方法，其中所述多個透鏡還包括:[0132]準(zhǔn)直透鏡陣列，其包括所述激光器層與所述接地面之間的第一多個微透鏡；以及[0133]聚焦透鏡陣列，其包括所述接地面與所述像素化表面之間的第二多個微透鏡。[0134]概念19.根據(jù)概念18所述的方法，還包括:[0135]提供所述接地面與所述聚焦透鏡陣列之間的透光基片；[0136]其中所述透光基片包括玻璃、熔凝硅石、石英、透光塑料或GaAs。[0137]概念20.根據(jù)概念14所述的方法，還包括:[0138]提供多個發(fā)射/接收模塊，每個發(fā)射/接收模塊由導(dǎo)電體耦合至所述多個金屬貼片中的至少一個金屬貼片；[0139]其中所述激光層位于所述多個發(fā)射/接收模塊與所述像素化表面之間。[0140]概念21.根據(jù)概念14所述的方法，其中所述相變材料包括:[0141]碲化鍺(GeTe)摻雜的硫?qū)倩锊Ａ?。[0142]概念22.根據(jù)概念17所述的方法，其中所述接地面包括:[0143]多層頻率選擇性反射器。[0144]概念23.根據(jù)概念14所述的方法，其中所述相變材料具有的長寬比使得相變材料橫跨所述間隙的寬度基本上小于所述相變材料沿著所述間隙的長度。[0145]概念24.根據(jù)概念14所述的方法，還包括:[0146]提供控制和驅(qū)動器電路，用于控制和選擇性地驅(qū)動所述多個激光器中的激光器。[0147]概念25.根據(jù)概念14所述的方法，其中所述像素化表面還包括:[0148]可重構(gòu)非驅(qū)動元件。[0149]概念26.根據(jù)概念14所述的方法，其中:[0150]所述金屬貼片具有的尺寸小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。[0151]概念27.根據(jù)概念14所述的方法，還包括:[0152]通過將所述第一多個開關(guān)設(shè)置為非導(dǎo)電狀態(tài)并將所述第二多個開關(guān)設(shè)置為導(dǎo)電狀態(tài)而重構(gòu)所述像素化表面；[0153]其中所述非導(dǎo)電狀態(tài)是具有基本上高于導(dǎo)電狀態(tài)的阻抗的狀態(tài)?！局鳈?quán)項】1.一種可重構(gòu)電磁片，包括:激光器層，其包括多個激光器；以及像素化表面，其包括多個金屬貼片和多個開關(guān)，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中；其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器；其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料；其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)；以及其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述多個激光器包括多個垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:位于所述激光器層與所述像素化表面之間的多個透鏡；其中所述多個透鏡中的每個相應(yīng)透鏡將來自相應(yīng)激光器的光聚焦到相應(yīng)開關(guān)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:所述激光器層與所述像素化表面之間的接地面，所述接地面具有針孔以允許光傳輸通過所述接地面；其中所述針孔的直徑小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述多個透鏡還包括:準(zhǔn)直透鏡陣列，其包括所述激光器層與所述接地面之間的第一多個微透鏡；以及聚焦透鏡陣列，其包括所述接地面與所述像素化表面之間的第二多個微透鏡。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:所述接地面與所述聚焦透鏡陣列之間的透光基片；其中所述透光基片包括玻璃、熔凝硅石、石英、透光塑料或GaAs。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:多個發(fā)射/接收模塊，每個發(fā)射/接收模塊由導(dǎo)電體耦合至所述多個金屬貼片中的至少一個金屬貼片；其中所述激光層位于所述多個發(fā)射/接收模塊與所述像素化表面之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述相變材料包括:碲化鍺(GeTe)摻雜的硫?qū)倩锊ＡА?.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述接地面包括:多層頻率選擇性反射器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述相變材料具有的長寬比使得相變材料跨所述間隙的寬度基本上小于所述相變材料沿所述間隙的長度。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，還包括:控制和驅(qū)動器電路，用于控制和選擇性地驅(qū)動所述多個激光器中的激光器。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，其中所述像素化表面還包括:可重構(gòu)非驅(qū)動元件。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)電磁片，其中:所述金屬貼片具有的尺寸小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。14.一種提供可重構(gòu)電磁片的方法，包括:提供包括多個激光器的激光器層；以及提供包括多個金屬貼片和多個開關(guān)的像素化表面，其中所述多個開關(guān)中的每個相應(yīng)開關(guān)位于第一相應(yīng)金屬貼片與第二相應(yīng)金屬貼片之間的間隙中；其中每個相應(yīng)開關(guān)光耦合至所述多個激光器中的至少一個相應(yīng)激光器；其中所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)包括相變材料；其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第一功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的所述相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從非導(dǎo)電狀態(tài)變化至導(dǎo)電狀態(tài)；以及其中在耦合的相應(yīng)激光器發(fā)射第二功率密度的光至相應(yīng)開關(guān)的所述相變材料上時，相應(yīng)開關(guān)的相變材料從導(dǎo)電狀態(tài)變化至非導(dǎo)電狀態(tài)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述多個激光器包括多個垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)ο16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:提供位于所述激光器層與所述像素化表面之間的多個透鏡；其中所述多個透鏡中的每個相應(yīng)透鏡將來自相應(yīng)激光器的光聚焦在相應(yīng)開關(guān)上。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括:提供所述激光器層與所述像素化表面之間的接地面，所述接地面具有針孔以允許光傳輸通過所述接地面；其中所述針孔的直徑小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述多個透鏡還包括:準(zhǔn)直透鏡陣列，其包括所述激光器層與所述接地面之間的第一多個微透鏡；以及聚焦透鏡陣列，其包括所述接地面與所述像素化表面之間的第二多個微透鏡。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括:提供所述接地面與所述聚焦透鏡陣列之間的透光基片；其中所述透光基片包括玻璃、熔凝硅石、石英、透光塑料或GaAs。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:提供多個發(fā)射/接收模塊，每個發(fā)射/接收模塊由導(dǎo)電體耦合至所述多個金屬貼片中的至少一個金屬貼片；其中所述激光層位于所述多個發(fā)射/接收模塊與所述像素化表面之間。21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述相變材料包括:碲化鍺(GeTe)摻雜的硫?qū)倩锊ＡА?2.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述接地面包括:多層頻率選擇性反射器。23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述相變材料具有的長寬比使得相變材料橫跨所述間隙的寬度基本上小于所述相變材料沿著所述間隙的長度。24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:提供控制和驅(qū)動器電路，用于控制和選擇性地驅(qū)動所述多個激光器中的激光器。25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述像素化表面還包括:可重構(gòu)非驅(qū)動元件。26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中:所述金屬貼片具有的尺寸小于針對于期望的無線電操作頻率的波長。27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括:通過將所述第一多個開關(guān)設(shè)置為非導(dǎo)電狀態(tài)并將所述第二多個開關(guān)設(shè)置為導(dǎo)電狀態(tài)而重構(gòu)所述像素化表面；其中所述非導(dǎo)電狀態(tài)是具有基本上高于導(dǎo)電狀態(tài)的阻抗的狀態(tài)。【文檔編號】H01Q3/26GK105940553SQ201580004373【公開日】2016年9月14日【申請日】2015年2月9日【發(fā)明人】詹姆士·H·夏弗納,赫·J·宋,凱萬·R·薩耶,帕梅拉·R·帕特森,文貞順,艾倫·E·里蒙,凱爾蒂·S·科納,約瑟夫·S·科爾伯恩【申請人】Hrl實驗室有限責(zé)任公司