片上集成非互易人工微波媒質及其套用研究

《片上集成非互易人工微波媒質及其套用研究》是依託浙江大學，由王志宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：片上集成非互易人工微波媒質及其套用研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：王志宇
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本項目致力於研究由半導體加工工藝構造的片上集成非互易人工微波媒質及其套用。採用半導體加工工藝可構造尺寸比傳統印刷電路板工藝低3個數量級的微小結構，可實現無源結構與有源元件的高密度集成，能夠以遠小于波長的單元結構，構建工作於“較低”頻率的人工媒質，從而大幅提高人工媒質的均勻性。可通過在基於半導體工藝單元結構中引入電晶體等有源元件、磁化二維電子層和雙各向異性微結構，構建片上集成非互易人工微波媒質，克服傳統非互易媒質在高損耗、低回響速度、高集成複雜度等方面的缺陷，並獲得高均勻性、強魯棒性等新特性，在此基礎上實現高效的基於非互易和單向傳輸特性的微波器件。本項目將分析上述片上集成非互易人工微波媒質特有的構造方式和電磁特性，給出相關的媒質理論和設計方法，建立獨特的仿真與實驗平台，完成媒質等效特徵參數的提取以及媒質非互易特性的仿真、測量，並進行多種套用設計。

結題摘要

根據研究目標，課題組進行了相應的理論、仿真和實驗研究工作。在為期三年的研究中，在片上集成多模耦合諧振結構設計、非互易人工微波媒質特徵參數提取、非互易有源環形器套用設計、磁化二維電子層電磁特性分析、拓撲絕緣體Weyl波色子實驗觀測、具有強魯棒性的雙各向異性人工微波媒質設計與單向傳輸套用六個方面開展工作，取得了一些有意義的研究成果。首次將光學中的時域耦合模理論套用於具有多模諧振耦合的片上集成人工微波媒質耦合單元的設計中；首次通過在片上集成微帶諧振結構中引入單位增益的微波隔離器，實現了無需偏置磁場的有源環行器；與美國麻省理工科學院RLE實驗室合作，首次實現了雙Gyroid三維光子晶體Weyl玻色子的實驗觀測，相關成果發表於Science；並與杭州電子科技大學、華中科技大學、新加坡南洋理工學院和美國愛荷華州立大學合作，首次實驗演示了雙各向異性媒質表面支持的混合表面態具備與拓撲絕緣體相似的對幾何缺陷的免疫能力。