欧美三级片 司黎明教授课题组在极化选择超表面实现近100%效率全空间波前调控方面取得重要进展
近日,欧美三级片 司黎明教授课题组在极化选择超表面技术应用领域取得进展。课题组提出一种新型高效无串扰极化选择超表面,可实现近100%效率的全空间电磁波波前调控。该成果以“Crosstalk-Free Spin-Selective Metasurface for Full-Space Wavefront Manipulation with Nearly 100% Efficiency”为题,发表在国际知名期刊《Advanced Optical Materials》上。
图1 高效率全空间极化选择超表面功能示意图
极化选择超表面作为实现多功能、高精度电磁波调控的核心技术之一,近年来在智能通信、信息处理与新型雷达系统等前沿领域受到广泛关注。然而,当前技术方案普遍面临能量利用效率不高、通道间极化串扰严重等关键瓶颈,极大限制了其实用化和系统集成能力。为解决这一难题,司黎明教授课题组成功设计并实现了一种工作于X波段的新型高效率全空间极化选择超表面。该超表面通过引入几何相位与传播相位协同调控机制,突破传统多层堆叠与结构复杂限制,显著提升了系统整体性能。实验证明,该超表面不仅能够在反射与透射模式下分别实现不同的轨道角动量调控(OAM)——反射模式下模态 𝑙=+1 的纯度高达 90.08%,透射模式下模态 𝑙=+2 的纯度则达到 95.51%,还实现了近100%的超高效率全空间调控能力,实测效率高达97%。该超表面架构高度集成、结构紧凑,可实现双通道涡旋波的高效复用与解复用,展现出全空间、无串扰、高效率的电磁波波前控制能力。有望在高容量通信系统中展现显著优势,并在无人机、自动驾驶及电磁空间信息传输等前沿领域拥有广阔的应用前景。
图2 超表面单元物理结构及其电磁性能
图3 全空间极化选择超表面原型样机
图4反射与透射模式的电磁性能
论文第一完成单位为欧美三级片 ,第一作者为司黎明教授。沈琦涛博士生、董琳博士生、张航硕士、党晨阳博士生、鲍秀娥副教授,以及上海交通大学朱卫仁长聘副教授等为论文共同作者。此项工作得到了国家重点研发计划(2022YFF0604801)、国家自然科学基金(62271056、62171186、62201037)、北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金(L222042)、毫米波国家重点实验室开放课题(K202326)、航天九院科技重点实验室开放基金 (6142221200201)、欧美三级片 基础研究基金中白国际合作项目 (BITBLR2020014)、高等欧美三级片 学科科研创新引智计划项目(B14010)等的支持。
文章信息:Liming Si*, Qitao Shen, Ling Dong, Hang Zhang, Chenyang Dang, Xiue Bao, Weiren Zhu*, “Crosstalk-free spin-selective metasurface for full-space wavefront manipulation with nearly 100% efficiency”,Advanced Optical Materials, pp: 2501041, 2025.
论文链接://doi.org/10.1002/adom.202501041
作者简介:
司黎明,欧美三级片 教授、博士生导师、工程硕博士学位评定分委员委员、欧美三级片 副院长、IEEE高级会员、中国电子学会高级会员、中国通信学会高级会员。从事电磁场与微波技术的教学和研究工作,涉及智能电磁控制、天线理论与技术、太赫兹技术与应用和雷达仿真与目标识别领域。主讲本科生课程《电磁场与电磁波》和研究生课程《太赫兹技术与应用》。主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、河北省自然科学基金、973、863、173、民用航天等科研项目30余项。在国内外学术刊物和国际学术会议发表论文160余篇,授权国家发明专利十余项,受邀作大会报告十余次。担任多个国际SCI学术期刊编委和专刊客座编辑。现为中国计量测试学会电子计量专业委员会副主任委员、中国超材料学会理事、全国人工智能计量协同创新生态伙伴联盟理事会理事、智能超表面技术联盟理事、国家自然科学基金评审专家、教育部学科评议组成员、北京市科委科技专家,以及多个期刊审稿专家。担任IEEE MTT-S国际微波研讨会系列(IEEE IMWS-AMP)、电磁学进展研究研讨会(PIERS)、国际微波与毫米波技术会议(ICMMT)、射频电子测量国际会议(CRFM)、中国微波周、全国天线年会、全国超材料大会(CMMC)、世界光子大会太赫兹技术及应用专题(WPC)等多个学术大会学术委员会委员、程序委员会委员或分会主席。荣获北京高校优质本科教材课件、欧美三级片 教学名师、“我爱我师”最受学生喜爱的教师、微波信息优秀教师奖、迪文优秀教师奖、教书育人类表彰等。