电磁超表面对辐射波的调控与应用

电磁超材料由亚波长尺寸的人工单元结构周期或非周期排列组成,可以实现天然材料不具备的奇特性质。超表面作为二维特殊形式超材料,具有剖面低、易集成、低成本等优点。随着有源器件、传感元件与智能算法的引入,超表面进一步实现了对电磁波的实时可编程与智能调控。目前多数电磁超表面研究致力于反射波或透射波调控,事实上,电磁超表面对辐射波同样具有强大的调控能力。本文系统介绍电磁超表面调控辐射波幅度、相位、极化等维度的相关研究进展,以超表面与馈源的集成方式和超表面对辐射波的调控原理为分类依据,重点介绍折叠阵超表面、法布里-珀罗超表面、漏波超表面和辐射式超表面,对应空间馈电、表面波馈电、缝隙耦合馈电、同轴馈电等方式,从无源与有源两个角度介绍这四类超表面对辐射波的调控机理与应用,最后对电磁超表面调控辐射波的未来研究方向进行展望。

数字编码超表面:迈向电磁功能的可编程与智能调控

数字编码超表面是超材料与超表面领域的重要研究分支。通过数字编码方法替代等效媒质理论来表征超表面,不仅有效简化了超表面设计,而且建立了数字信息与超材料物理的联系。该文系统梳理数字编码超表面的发展历程,重点介绍其在可编程与智能电磁调控领域的最新研究进展。首先,详细介绍数字编码超表面的基本概念以及基于数字编码超表面的信息论研究;然后,具体介绍可编程超表面的工作原理和实现方式以及可编程超表面的不同研究方向,包括辐射式可编程超表面、多维度可编程超表面、时域数字编码超表面与新体制通信系统;接着,介绍智能超表面的最新研究进展,展示其环境感知与自适应电磁调控能力;最后,对超表面的未来发展进行讨论与展望。