極化特性調控超材料與雷達波陷阱設計

《極化特性調控超材料與雷達波陷阱設計》是依託華中科技大學，由龔榮洲擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：極化特性調控超材料與雷達波陷阱設計
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：龔榮洲
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

超材料是可構建電磁波強電-磁回響的新型人工材料。超材料組成-單元微結構設計多樣性，為超材料與電磁波傳輸、極化轉換研究留下巨大可塑空間。超材料結構設計的靈活性、性能調控的有效性，特別是它的電磁波極化特性高效調控性為雷達波操控設計提供了新思路。本項目打破電磁波傳輸-能量耗散的傳統研究模式，從操控電磁波極化特性的角度獲得類似黑體的極化陷阱結構，進而實現電磁波的不可探測性。形成極化特性完全相異的“透射-反射”雙層雷達波陷阱結構，雷達波“禁錮”在極化特性不匹配的上層、下層之間。本申請擬開展雷達波極化調控超材料研究，重點突破電磁波透射、反射極化特性調控超材料設計，建立超材料的電磁波極化特性模型與數學表達；進行雷達波“陷阱”結構超材料設計、實驗反饋、修正與設計最佳化，獲得雷達波極化特性調控超材料設計方法。有望促進超材料在極化天線、能量捕獲、新型光電器件、雷達波操控領域等套用基礎研究。

結題摘要

超材料作為一種具備反常電磁特性的亞波長人工複合材料，其靈活多樣的“組成-微結構-性能”設計為電磁波傳輸調控提供了新的研究思路，特別是對電磁波極化特性的高效調控、操控電磁波的傳輸特性提供了新的研究方法。 本項目突破電磁波傳輸-能量耗散的傳統研究模式，從調控電磁波極化特性角度構建類似黑體的極化陷阱結構；形成極化特性完全相異的“透射-反射”雙層雷達波陷阱。在極化特性相異的上層、下層之間“禁錮”雷達波，實現電磁波的不可探測性。主要研究內容有：1. 超材料結構設計與電磁波極化特性調控機理研究，通過超材料數值模擬與理論分析，認知了極化特性調控超材料結構模型設計原則；2. 電磁波極化特性調控超材料“設計-製備-測試-反饋-修正”研究，通過探索超材料與電磁波相互作用機制，獲得了超材料調控電磁波極化特性的設計方法；3. 通過對垂直入射電磁波耦合表面波設計、手征性超材料電磁波極化調控研究，構建了類表面等離子激元相位梯度超材料表面與矩陣型編碼調控超材料表面設計方法。 最佳化了基於極化特性調控超材料的設計，研究了雷達波極化陷阱材料的製備方法，雷達波極化陷阱材料（材料面密度：≤ 3.0 kg/m2；適用頻帶：L、S、C、X、Ku）實現了各頻帶80 %波段範圍內90 %垂直極化轉換水平極化或90 %水平極化轉換垂直極化等優良性能。該研究實現了完善的雷達波極化特性調控材料設計製備方法及寬頻帶雷達波陷阱，在超材料的基礎研究與套用研究中具有重要的理論價值和廣泛的套用前景。