本文是关于一种工作在KU波段的携带轨道角动量的六边形反射型超表面的研究设计，主要包含了超表面的设计原理、仿真分析、实物测试以及结论总结。以下是详细总结：

研究背景与目的：

研究背景：随着光通信技术的发展，对高速率、高安全性数据传输的需求增加。携带有轨道角动量(OAM)的涡旋电磁波因其高自旋角动量和特殊极化特性，在通信领域具有重要应用价值。

研究目的：设计一种工作在KU波段的六边形反射型超表面，以产生携带轨道角动量的涡旋电磁波，满足光通信技术研究的需求。

超表面设计原理：

基本概念：超构表面是一种新型的二维超构材料，能在亚波长尺度上精确调控光的波前。携带有轨道角动量的涡旋电磁波具有高自旋角动量和特殊极化特性，可用于高速率、高安全性数据传输。

设计思路：采用线极化电磁波作为入射波，通过超表面对其相位分布进行调控，产生携带轨道角动量的涡旋电磁波。每个超表面单元独立调控反射相位，实现360°相位覆盖。

关键参数：超表面单元结构采用正六边形设计，顶层为铜金属层，中间介质层为聚酰亚胺，底层为金属背板。通过调节六边形的“宽窄”尺寸控制反射相位和强度。

仿真分析：

单元结构仿真：使用ANSYS仿真软件对设计的单元结构进行仿真分析，通过Floquet端口求解场分布，获取反射系数。仿真结果显示，电磁波反射相位满足360°相位覆盖，反射幅度保持在0.93以上。

全阵仿真：采用29×29个单元进行排布，整体尺寸为132mm × 150mm。通过MATLAB与ANSYS联合仿真，成功激发了一阶涡旋波束，电场相位呈涡旋状分布，电场幅度呈“甜甜圈”状分布，中心位置电场强度为0。

实物测试：

测试设置：反射型超表面工作中心频率为14GHz，OAM模态为l=+1。采用正馈方式进行测试，馈源选用标准增益喇叭天线，测试场地布置如图8所示。

测试结果：实测结果观测到一阶涡旋相位分布，中心区域电场存在零点，与仿真结果基本吻合。但工作频率略有左偏，相位分布在边缘区域出现轻微紊乱。

效率评估：对所设计的反射型超表面生成涡旋波束的效率进行了定量评估，生成效率为57.8%，高于传统正方形单元结构。

结论与优势：

研究结论：设计的六边形反射型超表面在KU波段成功产生了携带轨道角动量的涡旋电磁波，实测结果与仿真结果基本吻合，验证了设计的实用性。

结构优势：采用六边形蜂窝状嵌入式排列，相比传统外接正方形结构，有效减小了超表面占用面积，提升了涡旋波束的生成效率。单层结构设计简化了加工与测试流程，更有利于实际应用。

未来展望：

应用前景：该超表面在光通信、雷达探测等领域具有潜在应用价值，未来可进一步探索其在更高频率、更复杂环境下的性能表现。

研究方向：继续优化超表面单元结构设计，提高生成涡旋波束的效率和稳定性；探索超表面在其他频段和极化方式下的应用可能性。