基于石墨烯的多功能超表面设计

为实现机载天线罩吸波/透射波/反射波功能一体化,设计了一种基于石墨烯和光电二极管(PIN)的宽带吸波/反射波/透射波多功能超表面。当PIN正向导通时,超表面对入射电磁波的透过率接近于0,反射率可以通过改变石墨烯的费米能级进行调节;当石墨烯的费米能级为0.3 eV时,超表面在1.55~5.51 GHz范围内的吸收率超过了90%;当石墨烯能级为0 eV时,超表面在1.55~5.51 GHz范围内的反射系数高达45%。当PIN反向截止时,超表面在4.76 GHz处出现了一个透射峰,石墨烯费米能级为0.3 eV和0 eV时的透射系数分别为61%和71%。设计的超表面具有结构简单、宽带吸波/反射波/透射波多功能等优点,在通信和雷达等领域具有广泛的应用前景。     

基于超表面的多频带双极化转换器设计

极化转换器在无线通信、雷达探测等众多工程领域有着广泛的应用,针对当前超宽带、多功能、高效率的应用需求,提出了一种双极化、多频带反射型极化转换器。基于超表面设计,该结构由顶层周期排列金属贴片、介质层和金属底板3部分组成。研究表明,对入射的线极化波,该结构在6.2—6.7 GHz、17.7—19.2 GHz、20.88—21.14 GHz 3个波段内实现极化转换率(polarization conversion ratio,PCR)高于90％的交叉极化转换;在7.12—16.68 GHz、19.47—20.67 GHz两个波段实现轴比(axial ratio,AR)低于3 dB的线圆极化转换。该设计具有结构简单、加工方便、能量损耗低等特点,在电磁波极化调控、微波器件设计等方面具有一定的理论与实用价值。     

用介电质超表面产生准艾里光束

艾里光束通常是在液晶空间光调制器上加载立方相位后再作傅里叶变换产生,或者在材料表面设计微结构来激发表面等离激元产生。但是前者不利于系统的集成化和小型化,后者通常用于产生一维艾里光束。为了克服这些缺点,利用具有亚波长单元结构的介电质超表面产生艾里光束。将高斯分布的振幅信息和立方相位信息同时编码来对平面波进行调制,并对比了...     

声学超表面及其声波调控特性研究

声学超材料作为近年来研究的一个新兴领域,极大地拓宽了声学材料在各个领域的应用,声学超表面作为声学超材料的一个分支,近几年也受到了国内外研究者的广泛关注.声学超表面是一种由超材料结构单元阵列构成的基于亚波长尺寸的新型声学超材料,能够利用广义Snell定理实现对反射声波或透射声波的定向调控,具有利用亚波长厚度调控声波的独特...     

太赫兹超表面近场等离子体涡旋偏移器件设计

为了提升太赫兹（terahertz,THz）通讯容量,设计了一种基于单层超表面的激发近场等离子体涡旋偏移的太赫兹器件。基于几何相位超表面,采用FITD（时域有限积分）软件,对该器件的近场涡旋偏移进行了仿真研究。结果表明,所设计的器件在圆偏振光的入射下,能够实现空间任意位置的偏移。该类功能器件在一定程度上提升了太赫兹通讯容量,可应用于6G技术中。     

基于超表面的太赫兹复用成像

提出了一种基于单层超表面的太赫兹复用器件。该器件基于PB(back propagation)相位理论、广义斯涅耳定律以及马吕斯定律,实现了空间分复用成像。计算结果表明,所设计的器件能将一束线偏振入射光离轴出射,并产生多通道的复用图像。该器件的研究对拓展THz波段的高分辨成像、多通道信息传输等功能具有重要意义。     

太赫兹表面等离激元的研发与应用

表面等离激元的研究推动了超分辨成像、高灵敏传感、片上集成系统等应用的发展。将其应用在太赫兹这一高穿透性、高带宽波段时必然会带来更多迷人的功能。由于太赫兹波段频率较低,表面等离激元具有许多不同于可见光的现象。通过控制金属表面微纳结构或半导体材料与太赫兹波之间的相互作用,人们实现了对太赫兹波表面波的控制。本文综述了太赫兹波段表面等离激元的基本原理和研究历程,介绍了近年来在此波段开展的热门研究成果,如波前整型、片上波导、可调谐器件等,最后总结了这一领域的发展瓶颈并展望了未来主要发展方向,希望能够进一步推动太赫兹波段表面等离激元应用的发展。     

Wideband printed slot antenna using Koch fractal metasurface structure

A novel wideband slot antenna with Koch fractal metasurface structure is presented in this letter. Using Koch metasurface as a slot edge, the proposed antenna obtains excellent performance in bandwidth. For optimal bandwidth, optimization is done for both iteration angle (IA) and iteration factor (IF) at each iteration order (IO). The measured results show that the impedance bandwidth of the optimized antenna can reach about 1.75 octaves (1.45‐4.86 GHz) for VSWR ≤ 2. In addition, stable radiation patterns are observed over the whole operating band of the proposed antenna.     

High‐gain polarization conversion metasurface

A novel analytical method based on the cavity mode theory to design a metasurface (MS) is proposed in this study. We carefully analyzed the phase and amplitude characteristics of the incident wave and transmitted wave, and successfully designed a circular polarization conversion MS by introducing a cutting structure with wider operation bandwidth and higher radiation direction gain compared with that of the original MS. For the measurements, a microstrip antenna operating at 2.4 GHz was used as the source antenna to verify the designed MS. The simulation and measurement results agree well with each other.     

透射光源下提升图像对比度的照明系统

针对微观驱替实验中使用点光源或漫射光照明的方法无法采集到清晰图像,本文通过对明场照明和暗场照明效果的分析,利用透射式柯拉照明原理设计了新的照明系统,在照度均匀的同时大幅提升了采集到的图像的对比度。由凸透镜对光路的作用,推导出柯拉照明的照度分布,讨论了影响照度均匀分布的因素;推演出了照明系统参数设计的依据,使系统的照度分布均匀。实验证明了本文设计的照明系统的有效性,有较高的推广价值。