基於人工電磁材料的可調控電磁波非互易器件

《基於人工電磁材料的可調控電磁波非互易器件》是依託南京大學，由趙俊明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於人工電磁材料的可調控電磁波非互易器件
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙俊明
• 依託單位：南京大學

項目摘要

電磁波非互易器件是調控電磁波信息傳播的重要功能器件。當同一性質的電磁波沿著這類器件正向或者逆向傳播時，會表現出不同的傳輸特性。這類器件可被套用於設計電磁波調控系統中的隔離器、環形器、吸收器、整流器等單向傳輸器件。近年來人工電磁材料的電磁參數可設計性使其在電磁學、光學等領域的套用中展現了誘人的前景。本項目提出基於人工電磁材料設計新型的可調控電磁波非互易器件，利用設計人工手性結構，使不同極化的電磁波沿器件正反向傳播時，實現完全不同的透射性能。另一方面，通過最佳化設計，在器件結構中引入可調控的結構單元，實現非互易器件能夠在多種工作狀態之間進行調控切換，以應付不同套用的需求。本項目結合申請人近年來在人工電磁材料方面的研究工作，研究基於人工電磁材料的非互易器件的設計原理；研究在器件單元中引入調控手段的方法；設計器件的實現方案，最終研製原型驗證器件，為人工電磁材料的開拓新的套用。

結題摘要

本項目研究了基於人工電磁材料的可調控電磁波非互易器件，研究圍繞實現電磁波的非對稱傳輸功能展開，從理論和實驗上進入了深入的研究分析，提出了一系列針對線極化電磁波實現非對稱傳輸的設計思路與實現方法，並在微波頻段通過實驗製備與測量進行了驗證。研究內容主要包括：一，提出了一類只針對線極化電磁波具備非對稱傳輸特性的人工手征電磁結構，並用雙層開口諧振環結構進行了實驗驗證；另在此基礎上設計了對線極化實現單向傳輸、以及具有雙頻段效果的非對稱傳輸器件。二，提出了一種基於複合人工電磁材料的單向極化選擇吸波器。該吸波器通過將一種90度極化轉換器與一種極化選擇吸收器複合到一起，實現了對線極化電磁波的非對稱吸收。三、嘗試在設計中引入可調控的手段，設計了反射相位360度可調諧的人工電磁超表面；並基於等效原理，設計能夠對電磁波傳播實現幅度和相位進行任意調控的人工電磁超表面。四、在場變換理論的基礎上進一步研究電磁調控的相關機制，設計了一款廣角寬頻的極化轉換器。上述提出的一系列器件均在微波段製成樣品進行了了測量驗證。相關的結果在Scientific Report、Phys. Rev. B、Applied Physics B和Journal of Electromagnetic Waves and Applications等雜誌進行了發表。