단위 셀 크기에 따른 금속 픽셀 기반 메타표면 흡수체의 대역폭 분석

Abstract

메타표면 흡수체의 대역폭은 기판의 두께, 기판 상부에 결합되는 전도성 패턴의 형상, 또는 전도율 변화를 통해 조절될 수 있는 것으로 알려져 왔다. 본 논문에서는 금속 픽셀로 구성된 메타표면 흡수체의 단위 셀 크기 변화에 따른 흡수대역폭 변화를 분석하였다. 단위 셀은 16×16개의 정사각 픽셀로 차분하였으며, 서로 다른 크기의 각각의 단위 셀에 금속픽셀을 최적으로 배치하기 위하여 유전 알고리즘을 이용하였다. 이때, 단위 셀 크기는 수직 입사 조건에서 그레이팅 로브가 발생하지 않는 1/2 파장 부근에서 조절하였다. 전파 시뮬레이션 결과, 중심 주파수 5.8 GHz를 기준으로 단위 셀의한 변의 길이를 3/8 파장부터 3/4 파장까지 1/8 파장 간격으로 증가시킴에 따라 −10 dB 반사율 대역폭이 증가함을 확인하였다. 이로부터 1/2 파장 근처에서 메타표면 흡수체의 패턴이 최적으로 설계될 경우, 단위 셀의 크기 증가에 따라 흡수대역폭이 증가함을 확인하였다.