《張量人工電磁表面的通用設計方法研究》是依託南京大學，由朱博擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：張量人工電磁表面的通用設計方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱博
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人工電磁表面(metasurface)是一種由電小尺度單元結構在二維表面內周期排列構成的電磁表面材料。它具有可人為設計的等效表面阻抗，大大地增強了人們對電磁波傳播的操控能力。對電磁波的操控包括控制透射(或反射)波的相位、幅度和極化三方面，而目前的人工電磁表面多為針對其中之一進行設計的。實現全面控制需要人工電磁表面具有二階張量形式的表面電磁阻抗。因此，本項目研究二階張量人工電磁表面的通用設計方法。我們將首先理論分析二階張量表面阻抗與電磁波傳輸和反射參數之間的數學表達式。其次，我們探索二階張量表面阻抗的物理實現方法，包括基變換法和直接法，分別適用於經實矩陣可對角化和不可對角化的二階張量阻抗矩陣。最後，我們將運用通用方法設計並實驗驗證一批具有新功能或性能更好的張量人工電磁表面。研究成果將有效提升張量表面阻抗的實現能力和對電磁波的操控水平。研發器件可套用於電磁和光通信信號處理，全息成像等領域。
結題摘要
人工電磁表面是一種由電小尺度單元結構在二維表面內周期排列構成的電磁表面材料。它具有可人為設計的等效表面阻抗，大大地增強了人們對電磁波傳播的操控能力。對電磁波的操控包括控制透射(或反射)波的相位、幅度和極化三方面。目前的人工電磁表面多為針對其中之一進行設計。實現全面控制需要人工電磁表面具有二階張量形式的表面電磁阻抗。因此，本項目進行了二階張量人工電磁表面的研究。 我們建立了均勻和非均勻單層張量人工電磁表面散射理論。這套理論不僅可以用來分析張量人工電磁表面的電磁散射特性，而且可以根據電磁波散射特性來確定張量表面阻抗。 此外，由於實際的人工電磁表面往往是多層級聯形式，我們又將之前的單層張量人工電磁表面散射理論與電路理論結合，發展出多層張量人工電磁表面的級聯理論。之後，我們提出了無過孔的張量人工電磁表面單元設計方案。這個方案不僅可以實現所需的張量表面阻抗，而且無需過孔，所以結構簡單，易於加工，特別適合光頻段。 研究成果加深了我們對張量人工電磁表面的認識，建立的理論有助於此類電磁表面的分析和設計，無過孔的單元設計方案簡化了加工過程。我們的研究成果將提升對電磁波的全面操控能力。
