超表面

摘要： 超表面具有在亚波长的厚度范围内操纵电磁波的卓越性能,伴随调谐技术的发展和对器件小型化、集成化的需求,超表面设计已从单功能结构转向多功能集成,在不同的激励条件下实现特定功能的切换。从外加电场、热控、机械拉伸、波长与极化控制等较常见的调谐方法出发,分别介绍多种具有双功能、三功能的可调谐超表面。最后,对可调谐多功能超表面的进一步研究发展进行了展望。

摘要： 将相变介质的有源调控属性与基于广义斯涅尔定律的相位型超表面相结合,实现了可重构的近红外全息超构器件。当集成的锗锑碲化合物(GST)相变介质处于非晶态时,各向异性的超构单元可实现宽带范围内(1.55~2.8μm)交叉极化转化率为~80%的几何相位调控,进而实现近场全息相位生成以及远场全息成像,即器件处于"开"态。当GST相变为晶态时,超构单元交叉极化效率被极小化,全息相位以及远场全息图像被关闭,器件处于"关"态。本文提出的相位型开关器件将在空间光调制、波前工程、全息成像等有源光子及光电集成应用中展现出极大潜力。

摘要： 针对常用的MEMS红外光源是类灰体光源,存在发射光谱范围比较广的问题,提出一种基于表面等离子体的超表面结构,将其覆盖在MEMS光源上实现一种有选择性、高发射率的窄带光源。还提出了一种改进的集总等效电路模型,通过模型能够比较准确地计算出超表面中结构尺寸对光源中心频率、带宽以及发射率的影响,探究了该结构中各个尺寸的改变对光源性能的影响。本文提出的模型计算结果跟仿真结果吻合,使用该模型能够避免耗时的、复杂的数值优化过程。

摘要： 本文设计了一种基于交叉缝隙的陷波可重构超宽带天线.通过采用3×3圆形超表面,有效拓展了天线的工作带宽.通过在矩形接地面上刻蚀两组交叉缝隙,并控制缝隙中设置的二极管的通断实现了天线的陷波可重构.所设计的天线尺寸较小,控制方式简单.结果表明,所设计的天线可以工作在超宽带和陷波模式下,超宽带模式的-10 dB带宽为3.5 GHz~8 GHz,涵盖了L波段、S波段以及C波段;陷波模式包括3.9 GHz,4.9 GHz和5.6 GHz处的单陷波模式,以及4.9 GHz和5.6 GHz处的双陷波模式.天线工作在陷波模式下可以有效抑制WiMAX和WLAN系统的干扰.

摘要： 基于可见光透明材料氧化铟锡(ITO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),采用红外低发射层和雷达吸波层一体化设计的思路,实现了光学透明的红外-雷达兼容隐身复合超表面。该结构由功能层、介质层以及反射背板三部分组成,总厚度仅有1.17 mm。通过在功能层表面蚀刻出ITO图案并优化图案尺寸实现了微波波段15.9~35.1 GHz频带范围内高于90%的宽带吸收。同时利用提高功能层表面ITO占空比的方法降低了红外波段的发射率,结构表面红外发射率控制在0.25左右。该结构厚度较薄,同时具备较好的宽频带雷达吸波性能、低红外发射率以及可见光透明特性。

摘要： 提出了一款基于石墨烯的太赫兹超表面单元,该单元能够对圆极化入射波起到极化转换的作用。通过调节石墨烯的化学势能,超表面单元的反射特性会发生改变。在此基础上,根据几何相位以及异常反射原理,利用超表面单元的相位调制特性,构建了3组不同相位梯度的超表面,并对不同化学势能条件下的近场特性进行了电磁仿真研究。更进一步,又利用超表面单元构成了1 bit编码超表面。改变石墨烯的化学势能,可以对其散射远场方向图起到调控作用。该款基于石墨烯的太赫兹超表面单元为灵活调控太赫兹波提供了新的思路,未来有望应用到太赫兹频段上可重构智能超表面的构建当中。

摘要： 内容导读超材料是指将人造单元结构以特定方式排列而形成的、具有特殊电磁特征的人造结构材料,具有天然材料所不具备的超常物理性质。三维超材料可以用具有同等特性的二维平面结构来代替,也就是超表面。

摘要： 近零等效介电常数超材料以其近乎等于零的等效介电常数所赋予的电磁特性使其在理论研究和工程应用中均有可观的价值,是电磁超材料领域研究热点之一。本文系统总结了为了解决现有近零介电常数超材料工作频率单一的不足,以等效介质理论的Bergman-Milton谱表述理论为基础,结合超材料典型微观结构等效介电常数谱表述的特点,建立宽频近零介电常数超材料的谱表述理论,并以此为基础设计具有宽频近零介电常数超材料的研究成果。理论上,对超材料的材料特性和微观结构特性抽象化,实现了对具备超晶格构型的宽频近零介电常数超材料的快速建构,解释了宽频近零介电常数的物理原理,并获得了数值模拟的验证。同时,在应用方面,根据宽频近零介电常数超材料的物理特性,突出展示了所设计的宽频近零介电常数超材料在宽频电磁隧穿与聚焦、宽频电磁波定向发射、宽频电磁波波前调制等方面的应用。

摘要： 由人工构造超表面所制成的电磁器件能够实现太赫兹频段的滤波、调控、传感、探测等功能,对太赫兹波在通信、成像领域的应用至关重要.基于纳米印刷技术设计制备了一种柔性透明双螺旋超表面,并利用该超表面构建了一款太赫兹旋转可调滤波器,通过旋转超表面实现太赫兹波透射率的有规律调谐.在旋转90°后,0.52 THz处的透射率由8%增至67%,而0.92 THz处的透射率由68%降至3%,实现调制深度大于88%的主动调控.并且,所提出的纳米印刷超表面具有超薄、柔性、可见光透明的优良性质,有利于太赫兹可调器件的小型化、轻量化及大面积制备.

摘要： 内容导读预期未来十年通信网络容量千倍增长,无处不在的无线连接成为现实,但高度复杂的网络、高成本的硬件和日益增加的能源消耗成为未来无线通信面临的关键问题。研究创新、高效、节约频谱和资源的解决方案以满足5G⁃Advanced和6G的需求势在必行。

摘要： 本文基于有相位梯度的单元,设计了可对垂直入射平面波聚焦的二维相位梯度超表面,并在其焦点处放置贴片天线,构成了高增益反射面天线.仿真结果表明,贴片天线辐射的球面波经超表面反射后得到了平面波,天线的增益达到20dB,比贴片天线提高了11.7dB.

摘要： 设计了一种基于超表面的宽带圆极化天线,该天线由缝隙微带天线及上层超表面组成.文章分析了缝隙天线加载超表面后实现圆极化的原理,并对天线参数进行了仿真优化.仿真结果表明天线相对阻抗带宽达到了32％,3dB轴比带宽达到14％.为了验证仿真结果的有效性对天线进行了实物加工和测试,实测结果与仿真结果吻合较好,进一步验证了该天线的宽带圆极化特性.

摘要： 提出了一种低雷达散射、高增益波导缝隙天线与超表面一体化设计方法.天线辐射缝隙与超表面共用一个介质基板,使得天线结构较传统天线结构得到一定程度的简化,利于加工和安装.通过加工实测并与非一体化天线对比,一体化设计保持了较好的低散射性能,同时最大增益提高了2.2dB.

摘要： 本文通过对超表面的幅度和相位分布进行设计实现了对Vivaldi天线主瓣和副瓣的同时控制.文中首先介绍了超表面的单元结构及其实现对反射波幅度和相位同时控制的工作原理;然后设计了幅度全1和相位满足聚焦分布的超表面天线,实现了20.7dB的主瓣增益;最后设计了相位依然满足聚焦分布、但幅度满足泰勒分布的超表面,在10GHz处设计实现了xoz面副瓣低于-25dB、yoz面副瓣低于-29dB的高增益超表面天线.

摘要： 本文设计了一款低剖面宽带表面波天线.该天线由中心馈电的圆形贴片天线和加载超表面的介质覆层组成.通过选择合适的周期性单元尺寸,该天线激励出强烈的表面波.表面波在介质覆层上传播并沿地板边缘衍射,产生类似于单极子的方向图.通过在圆形贴片周围引入截断超表面环形结构,增加了表面波的衍射场,从而提高了天线带宽和增益.对剖面高度约为0.07λ0的天线进行了加工和测试,实测的|S11|＜-10dB的阻抗带宽和最大增益分别为17.5％和8dBi.结果表明,该天线在无线通信领域具有重要的应用潜力.

摘要： 常用的环形相控天线阵生成的涡旋电磁波都存在比较严重的多模波束发散问题,这极大地制约了多模涡旋电磁波的使用.在这一背景下,本文采用基于互补超表面的法布里·珀罗腔来改善涡旋电磁波的多模发散问题,同时有效提高了天线阵的指向性.法布里·珀罗腔包含金属地板、空气腔和由周期性互补结构组成的超材料部分反射面.实际的仿真计算结果也验证了这一方法的有效性.

摘要： 飞行器隐身技术是提高飞机平台武器系统生存、突防和提升纵深打击能力的有效手段,而雷达隐身材料结构新技术是未来飞行器隐身的主要技术支撑.本文介绍了雷达隐身材料结构新技术,主要涉及频率选择表面技术、超材料技术、超表面技术等现代隐身技术,部分隐身新技术已成功应用于国内外先进飞机隐身设计中.展望未来,雷达隐身材料结构隐身技术具有“薄、宽、轻、强”等技术特点,智能材料技术和多频谱隐身材料是未来雷达隐身材料结构隐身技术的发展方向.

摘要： 超材料是一种人工的微结构材料.超材料的性质与材料本身的化学组分无关,仅由组成其的微结构决定.超材料在光学领域被首次提出之后,后来被扩展到很多领域,如:声波、弹性波、热场等.这次论坛主要讲在电磁波,特别是光波领域的超材料及其性质.

摘要： 近年来,声子晶体与超材料的快速发展为设计隔声器件的提供了新思路与新方案.研究人员基于非线性系统和主动方法打破声波传输时间反演对称性,设计声二极管.此外,利用线性结构也可以实现单向隔声,如:声栅、声子晶体及双层超材料等.声拓扑绝缘体也提供了另一种实现单向隔声的途径.然而,上述隔声器件均放置在声波的传输路径上,严重阻碍了器件两侧其它介质的自由流通.近年来,声超构表面成为声学领域研究热点.研究人员将声超构表面嵌入开放通道内壁,分别实现了单向与双向隔声通道.然而,上述工作存在隔声频带窄、功能单一等问题.因此,设计宽频带多功能的开放隔声结构仍然是一项挑战.

摘要： 本发明属于超滑表面材料领域，涉及多层次孔结构的超滑表面材料的简易制备方法及其制得的超滑表面材料。首先在四甲基氢氧化铵催化下D4和1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷进行开环反应得APT‑PDMS。再用β‑环糊精与顺丁烯二酸酐制备β‑CD‑MAH，接着利用APT‑PDMS上的端氨基与β‑CD‑MAH上的羧基进行缩合反应，最后引入金属铁离子，形成具有络合能力的PDMS聚合物。通过呼吸图案法将最终聚合物制备成多孔基底材料，再灌入润滑油，得多层次孔结构的超滑材料。本发明的多孔基底的静态接触角可达153°，灌油之后水滴可在其表面进行滑动，且该超滑表面具有一定的防冰抗冻、抑菌性能。

摘要： 本发明公开一种超构表面或复合荧光染料超构表面的制备方法。该制备方法包括，通过在SOI绝缘衬底硅片的顶硅层进行纳米结构化处理以获得单晶硅纳米粒子阵列，使用HF溶液将绝缘衬底硅片的氧化硅层去除，将硅基底层和制作有单晶硅纳米粒子阵列的顶硅层转移到超纯水中，再将漂浮在超纯水面上的制作有单晶硅纳米粒子阵列的顶硅层打捞转移至目标衬底上，从而获得超构表面。不仅能够简易高效制作出单晶硅纳米粒子阵列超结构并循环利用，还能够将单晶硅纳米粒子阵列和荧光染料复合在一起转移至衬底上；还可以通过控制单晶硅纳米粒子阵列的荧光染料溶液薄膜的厚度并将其转移至柔性衬底制备具有柔韧性的超结构薄膜，以满足未来丰富多样的应用可能性。

摘要： 提供并有常规的光学元件和超表面元件及光源和/或检测器的混合成像系统，及制造以及操作此类光学布置的方法。系统和方法描述在照明源和传感器中集成孔隙与超表面元件和集成折射光学器件与超表面元件。

摘要： 本发明涉及一种超表面单元及具有其的超表面能量收集器，包括：金属贴片、若干箭头型金属枝节以及金属导线；所述金属贴片设置在中央；各所述箭头型金属枝节分别以所述金属贴片的中心为对称中心布设在所述金属贴片的外边缘，并与所述金属贴片相连；各所述金属导线分别设置在两两所述箭头型金属枝节之间，且各所述金属导线一端与所述金属贴片相连，另一端作为所述超表面单元的阻抗端口用于通过二极管与相邻超表面单元的对应金属导线连接，集成共面设计。本发明可以广泛应用于能量收集器技术领域。

摘要： 本发明公开一种分形吸音超表面单元结构及分形吸音超表面，包括：壳盖及壳身，壳盖上设有通孔；壳身包括外壳模组、内壳模组及第一隔板模组，内壳模组设置在外壳模组内，外壳模组与内壳模组之间形成第一空腔，第一隔板模组连接外壳模组及内壳模组，并将第一空腔划分为至少两个分形空腔；内壳模组具有第二空腔和传声通道，传声通道连通第二空腔与分形空腔；壳盖连接壳身，通孔连通第二空腔。采用本发明，能够通过改变分形吸音超表面单元的结构属性，实现50Hz～1500Hz频率范围内噪声的有效吸收。

摘要： 本发明公开了一种超表面物镜和基于该超表面物镜的体视显微镜，属于光学仪器技术领域，包括衬底和单元结构；所述衬底具备柔性；所述单元结构为亚波长微纳结构，呈周期性排布在衬底上，在衬底上产生等离子体耦合共振以实现对入射光的电场调控。本发明的超表面物镜，主要通过两个相互独立的共振单元周期性排布在衬底上，由于衬底的可延展特性，可以通过外加应力改变两个共振单元的间距，从而改变两种模式的耦合强度实现等离子体耦合现象的动态可调。通过外加应力的作用可以实现表面等离子耦合峰位的调节。本发明的体视显微镜，具有可变物镜间距离以改变在目标或物体处的右和左光路之间对向的角度，从而获得不同视场角下的立体视觉显微成像。

摘要： 提供一种超表面光学器件、光学设备及制作超表面光学器件的方法。超表面光学器件包括：衬底；纳米结构层，位于衬底的一侧并且包括多个第一纳米结构单元；以及，至少一个色差调整层，每个色差调整层与衬底的材料不同并且具有阶梯状结构。本公开实施例技术方案可以调整超表面光学器件的色差，从而改善超表面光学器件的光学性能。

摘要： 本申请提供了一种超表面单元、具有其的相位可调超表面和光学系统，属于超表面技术领域。本申请实施例提供的超表面单元包括包括电极层、电致动层和纳米结构；其中，所述纳米结构为亚波长结构；所述电致动层的两端设置有所述电极层；所述纳米结构设置于所述电极层远离所述电致动层的一侧；所述纳米结构被设置于所述电极层远离所述电致动层的一侧；所述电致动层在所述电极层提供的电场作用下，沿所述纳米结构的高度轴方向位移。通过本申请实施例提供的超表面单元、具有其的相位可调超表面和光学系统通过电致动层实现了对相位可调超表面进行大范围、精确的相位调节。

摘要： 基于2位相位编码的单层全空间超表面单元及编码超表面，涉及电磁结构技术领域。本发明是为了解决传统编码超表面在进行全息成像时，只能实现半空间全息成像，而能够实现全空间全息成像的超表面层数多、体积大的问题。本发明包括依次层叠设置的顶层、介质层和底层，顶层包括“π”字形金属贴片和矩形框金属贴片，“π”字形金属贴片的每个线条中间均留有缝隙，底层为矩形接地金属片，底层上开有两个直角缝隙，两个直角缝隙以底层的一个对角线为对称轴呈轴对称设置、且开口相对，两个直角缝隙的角分别与底层相对的两个角正对。本发明避免了电磁资源的浪费，满足超表面全息成像在小型化、高度集成化的需求。

摘要： 本发明公开一种全空间电磁调控超表面及超表面单元，超表面包括依次设置的第一电磁波耦合/解耦部分、传输层和第二电磁波耦合/解耦部分；所述的第一电磁波耦合/解耦部分表面具有第一贴片；所述的传输层通过传输线结构与第一电磁波耦合/解耦部分和第二电磁波耦合/解耦部分导通，传输层具有用于将传输线结构中的导行电磁波利分为反射波与透射波并对幅度与相位进行调控的可调元件；所述的第二电磁波耦合/解耦部分具有第二贴片。本发明的目的是为了克服传统形式的超表面存在的无法实现快速精准的电磁波调控问题，并提供一种调控透反电磁波的幅度相位与极化状态的方法。通过该方法可以实现特定极化状态电磁波幅度与相位的实时可调。