集成有源及微納集總參數元件的Metamaterial研究

《集成有源及微納集總參數元件的Metamaterial研究》是依託浙江大學，由冉立新擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：集成有源及微納集總參數元件的Metamaterial研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：冉立新
• 項目類別：重點項目

項目摘要

本項目通過改進傳統的無源Metamaterial結構單元並引入PN結、負阻及增益器件等有源元件，以及採用基於矽工藝的微納結構集總參數元件，實現結構單元具有微納米尺度、但工作於射頻與微波波段的新型Metamaterial。有源元件的引入使得Metamaterial可以具有無損耗（甚至有增益）、強非線性、非互易性、電調折射率等全新的自然介質所不具有的特性，用於實現超衍射極限成像、非互易電旋器件、新體制電掃描天線等新奇套用。引入微納尺度的集總參數元件則可以有效減小諧振單元尺寸，使得人工介質的單元結構周期遠遠小於工作波長，有效地改善其均勻性，推進Metamaterial的實際套用。本項目將對上述新結構和新套用開展深入的理論和實驗研究。

結題摘要

人工電磁媒質是近年來國際物理和電磁學領域的研究熱點。通過利用深度亞波長人工單元替代構成自然媒質的原子結構，人工媒質得以在射頻、微波和光波頻段獲得自然媒質通常在極高頻段才能呈現的電磁特性，但也因此具有色散、損耗和均勻性方面的本質缺陷，在套用領域面臨巨大挑戰。本項目試圖通過在人工媒質中引入有源和集總參數因素，改善傳統人工媒質的色散和損耗；通過引入微細加工工藝和構造新型人工單元，改進傳統人工媒質的均勻性。在得到新型人工媒質的同時，帶來更多的新特性和新套用。項目期內，項目組在基於有源和集總參數元件的人工微波媒質方面開展了多方面的研究。主要研究內容包括有源微波媒質的構造、旋電微波媒質、各類完美匹配層的人工實現、可重構人工媒質、電磁感應透明、超均勻人工媒質，以及上述媒質在天線、器件等方面的套用。所取得的一些代表性研究成果發表在了自然通信、物理評論快報、美國科學院院刊及IEEE彙刊等有影響力的雜誌上。以上成果為人工媒質的科學研究和工程套用提供了潛在的新思路和解決方案。