南京大学研究实现电磁波反射相位的任意动态调控

　　人工电磁超表面（meta-surface）是近一两年人工电磁超材料（metamaterial）研究的最新发展方向和研究热点之一，它可实现对电磁波反射和透射的灵活调控。近日英国自然出版集团出版的《科学报告》（SCIENTIFIC REPORTS | 3 : 3059 | DOI: 10.1038/srep03059）发表了南京大学电子科学与工程学院冯一军教授课题组的题为“Active impedance metasurface with full 360° reflection phase tuning”研究成果，该论文主要报道了一种可实现电磁波反射相位360度动态调控的新型人工电磁超表面。

　　超表面是一种由超材料结构单元构造的超薄二维阵列平面，可实现对电磁波相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。2011年通过超表面实现反常电磁波透射和反射，从而拓展传统电磁波折射定律的工作在美国《科学》杂志发表后即引起了广泛的关注，通过超表面可实现负折射、负反射、极化旋转、汇聚成像、复杂波束、传播波向表面波转化等新颖物理效应。超表面丰富独特的物理特性及其对电磁波的灵活调控能力使其在隐身技术、天线技术、微波和太赫兹器件、光电子器件等诸多领域具有重要的应用前景。

　　超表面对电磁波相位的调控是其运用的关键，而目前绝大多数超表面一经设计成型后，其对电磁波相位性质的调控就固定不变了。最近，冯一军教授和朱博博士将有源微波器件融入超表面的结构设计中，实现了超表面电磁波阻抗的主动调节。他们巧妙地设计了一种具有双谐振性质的超表面单元，可在固定频段内实现对微波信号反射相位的360度连续动态调控，解决了传统结构中相位调节范围不足的问题。运用这种技术可对超表面每个单元的相位调节性质进行改变和控制，形成多种形式的相位调节方案，为电磁波调控提供了更为灵活的方法。该超表面设计方法还可进一步扩展到太赫兹、红外和光波段的器件设计中，实现对电磁波的波束调节、波束扫描、汇聚成像、复杂波束形成、极化转换等调控，具有广阔的应用前景。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、青年基金和重大项目（项目批准号：61301017, 61371034, 60990322, 61101011）和教育部的资助。

(来源:中国政府网)