空频域梯度超材料对电磁波的灵活连续调控

电磁超材料是将具有特定几何形状的基本单元周期/非周期性地排列而构成的新型人工结构。过去20年超材料发展迅速,产生了很多有趣的物理现象(例如负反射、负折射和电磁隐身等),也被用于设计新型电磁器件(例如新型天线、天线罩、超材料透镜、全息超材料等)和系统(例如基于数字编码的可编程超材料等)。通过调制亚波长单元结构及其空间分布,超材料在控制电磁波传播方面具有极大的灵活性,具有表面梯度相位分布的超材料在实现如涡旋波、反常折射等功能中起着关键作用。然而,现有的超材料理论仅关注于超表面相位在空间的分布特点,而很少研究其频域特性。

近日,东南大学崔铁军教授团队(第一作者为博士研究生吴浩天)提出空频域梯度超材料的概念,在空间梯度超材料的基础上将频率梯度引入超材料,以增加新的自由度。其中,空间梯度是超材料在指初始频率处的梯度相位,而频率梯度是指超材料相位梯度随频率的变化率,两者的结合可形成随频率变化的均匀梯度相位,从而实现对电磁波更灵活、更广域的调控。在该工作中,作者提出空频域梯度超材料的工作原理,提供了一维、二维空频域梯度超材料的设计流程,并分析了空频域梯度超材料的三种典型应用:电磁波束在二维空间连续灵活扫描、涡旋模式的连续变换、以及时域电磁波照射下的雷达散射截面缩减。空频梯度超材料所实现的这些功能有望应用于波束扫描天线、雷达成像以及涡旋波通信等领域。相关文章在线发表于Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201801086)。

Speak Your Mind

*