具有幅度、相位和极化独立控制的手征高效超表面

近期,空军工程大学许河秀副教授(第一和通讯作者)与新加坡国立大学仇成伟教授(通讯作者)及其团队合作,基于三层手征超材料提出了一种能实现幅度、相位和极化独立调控的高效透射方案。通过层叠三层开口环谐振器并依次旋转45o,获得了集成的磁、电耦合与三维手征特性。研究进一步表明三维手征特性赋予了超表面单元透射幅度、相位的完全解耦,其中交叉极化透射相位调控通过改变单元圆环的半径参数来实现,而交叉极化透射幅度由0到1的调谐则通过改变单元的旋转角来实现,且该特性在大角度和线、圆极化波激励下均能得到保持。因此,超表面单元的幅度、相位和极化信息可以单独调控,类似于互相独立的三齿轮系统,自由旋转。单元的上述电磁特性可以深度打开电磁波前调控的深度和复杂度。为进行验证,设计了三种功能器件,包括无衍射自加速的艾利波束产生器、横向和纵向双聚焦器件以及具有特定波束覆盖范围的多元波束赋形器件。器件良好的功能特性验证了三维手征超表面复杂的波前调控能力,且超表面具有剖面底(λo/12)、容错率好和效率高等优异特性。我们的发现为精确控制复杂电磁波前和实现特异功能打开了一条新的实现途径,可望在系列新型高性能、多功能器件中得到应用。相关合作者还有西北工业大学赵建林教授、电子科技大学黄勇军副教授以及衡阳师范学院的凌晓辉和阵列近期,空军工程大学许河秀副教授(第一和通讯作者)与新加坡国立大学仇成伟教授(通讯作者)及其团队合作,基于三层手征超材料提出了一种能实现幅度、相位和极化独立调控的高效透射方案。通过层叠三层开口环谐振器并依次旋转45°,获得了集成的磁、电耦合与三维手征特性。研究进一步表明三维手征特性赋予了超表面单元透射幅度、相位的完全解耦,其中交叉极化透射相位调控通过改变单元圆环的半径参数来实现,而交叉极化透射幅度由0到1的调谐则通过改变单元的旋转角来实现,且该特性在大角度和线、圆极化波激励下均能得到保持。因此,超表面单元的幅度、相位和极化信息可以单独调控,类似于互相独立的三齿轮系统,自由旋转。单元的上述电磁特性可以深度打开电磁波前调控的深度和复杂度。为进行验证,设计了三种功能器件,包括无衍射自加速的艾利波束产生器、横向和纵向双聚焦器件以及具有特定波束覆盖范围的多元波束赋形器件。器件良好的功能特性验证了三维手征超表面复杂的波前调控能力,且超表面具有剖面底(λo/12)、容错率好和效率高等优异特性。研究人员的发现为精确控制复杂电磁波前和实现特异功能打开了一条新的实现途径,可望在系列新型高性能、多功能器件中得到应用。

相关合作者还有西北工业大学赵建林教授、电子科技大学黄勇军副教授以及衡阳师范学院的凌晓辉和阵列尊教授。相关结果发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201801479)上。