可调谐手征超表面电磁特性研究进展

手征超表面是由具有特定电磁响应的平面手征单元结构构成的超薄超材料,由于其具有自由控制电磁波的奇异能力而引起了极大的关注.通过在超表面设计中加入可调谐材料,可以实现其功能受外部激发控制的可调谐或可重构的超器件,为动态调谐电磁波开辟了新的道路.本文介绍了可调/可重构手征超表面电磁特性的一些理论基础,当线偏振光进入可调谐手征...     

基于集总元件的超材料吸波器研究进展

基于集总元件的亚波长电磁超材料吸波器,因其厚度薄、吸波率强、谐振频率(或带宽)可调谐性和便于集成等优点越来越受到人们的关注。介绍了当前国内外基于集总元件的超材料吸波器的最新研究进展,并根据集总元件的种类对其进行分类,阐述了不同的吸波机理。这种可重构超介质吸波材料在能量搜集、信号源探测、(5G通信)电磁兼容、MINO天线、舰船隐身等诸多前沿领域有广阔的应用价值。     

太赫兹超材料及其成像应用研究进展

电磁超材料因具有特殊的物理性质以及在电磁波操控方面的重要应用而备受关注。本文综述了太赫兹超材料及其成像应用的研究进展:首先介绍了太赫兹超材料的研究概况,重点讨论了可调谐与可重构太赫兹超材料、太赫兹数字编码与现场可编程超材料的研究进展;在此基础上,阐述了太赫兹超材料在成像领域的应用,包括基于超表面透镜、超材料吸波器、可重构超表面和现场可编程超表面的太赫兹成像技术;最后讨论了太赫兹超材料及其成像应用发展趋势。功能可重构及智能化将是太赫兹超材料的重要发展方向,而新兴的信息超材料融合了超材料与信息技术也将使太赫兹成像更加高效便捷。     

可调介质超材料研究进展

超材料由于具有自然界材料所不具备的一些独特的电磁和光学特性而被广泛关注与研究。相比于传统金属结构超材料,介质超材料不仅可以低损耗地实现超常电磁特性,而且对外场具有很高的敏感度,其电磁参数随磁场、电场、温度等外场的变化而改变,因而受到了功能材料和信息器件领域研究者的广泛关注。分别从磁可调、电可调和温度可调3个方面介绍可调介质超材料。首先,对于磁可调介质超材料,介绍了基于铁氧体的多种磁可调结构的研究进展以及铁磁谐振原理;其次,对于电可调介质超材料,介绍了基于石墨烯、变容二极管和液晶材料的多种电可调结构的研究进展;最后,对于温度可调介质超材料,介绍了基于二氧化钒、锑化铟和钛酸锶材料实现温度可调性能的研究进展及其相应物理机制,并展望了可调介质超材料的发展趋势和潜在应用。     

双曲超材料及其传感器研究进展

超材料为具有超常电磁性质的人工结构,因拥有自然界材料没有的介电常数、磁导率和折射率等电磁性质而引起人们的关注。双曲超材料是具有强各向异性介电张量或磁导率张量的介质,其介电常数张量或磁导率张量的分量在一个或两个空间方向上为负,与其他类型的超材料相比,双曲超材料具有在光学频率下相对容易制造、宽带非共振和三维体响应以及灵活的波长可调谐性等优点。本文综述了双曲超材料的特性、实现方法、可调谐及活性以及其作为超灵敏传感器的发展,重点讨论了基于金属/介质多层结构及金属纳米线阵列的双曲超材料作为生物传感器的原理及研究进展,并指出双曲超材料传感器发展的长期目标是结构简单、便于制备、宽频带和多元分析。     

基于相变材料GST的圆二色性可调谐外在手征超表面设计

本文提出了一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅ (GST)的圆二色性可调谐外在手征超表面,该超表面由两层对称的银(Ag)方形开口谐振环和GST中间层单元周期排列而成。结合斜入射光线,该超表面能实现与手征结构相同的电磁特性。数值模拟结果表明：该超表面在50 THz～300 THz的频率范围内,GST为非晶态时,圆二色性(CD)值最大为0.85;GST为晶态时,CD值最大为0.52。当GST在两种相态(非晶态-晶态)之间切换时,实现了70 THz左右的频率调谐。通过研究电场分布,解释了圆二色性产生的原因;还研究了入射角和结构参数对该超表面圆二色性的影响。这项研究在光频段高效偏振调制器件、圆偏振器和偏振滤光器等方面有潜在的应用价值。     

基于氧化钒的动态超表面（英文）

动态调控是现代光学器件中必不可少的特性,在激光雷达系统、显示器件以及数码相机等设备中具有重要意义.与传统的体光学器件相比,动态超表面为实现小型化和集成化智能光学系统提供了一个极具吸引力的解决方案.相变材料具有高的折射率对比度和易于操控的特性,是设计动态超表面的理想材料.本文通过操控氧化钒的相变,在近红外区域设计实现了可调谐的超构透镜和可切换图像编码的超表面器件.通过控制氧化钒的相变,能够改变超透镜的聚焦强度,实现强度对比约为12倍的开关聚焦效果.此外,利用氧化钒的相变还设计实现了任意两个不同数字图案的可切换成像.本工作为实现动态成像和光学加密系统的可调谐超表面奠定了基础.     

超表面实现复杂矢量涡旋光束的研究进展

作为一种人工微纳器件，超表面能够对光束的传播和相位进行精确的调控。具有不同偏振矢量特性的涡旋光束具有独特的光场分布特性，利用超表面生成复杂状态的矢量涡旋光场具有越来越广泛的研究前景。本文针对产生矢量涡旋光束超表面的材料进行分类，介绍了金属超表面、全介质超表面和智能超表面在矢量涡旋光束生成和调控方面的研究进展。我们详细阐述了超表面利用不同相位理论对入射波前调制的原理和超表面生成的不同矢量涡旋光束的特性，并探讨了这两者之间的联系。此外，我们总结了利用超表面代替传统光学器件生成矢量涡旋光束的优势，并展望了未来利用不同材料的超表面进行矢量光场调控研究方面的挑战和可能性。     

可调谐超材料吸波体的研究现状和发展趋势

超材料因其完美的吸波特性成为近些年来吸波材料的研究热点,但常规的超材料吸波体为被动式吸波,具有一旦制备成型,其吸波特性便无法改变的缺点,因此可调谐超材料吸波体逐渐成为主要研究方向之一。根据当前国内外可调谐超材料吸波体的研究情况,分类介绍了几种调谐方式,重点阐述了其模型结构和调控机理,并归纳了吸波特性曲线的变化趋势,以及与影响因素之间的关系,最后对全文进行总结,对可调谐超材料的发展趋势进行展望,并说明可调谐超材料吸波体对智能隐身的重要作用。     

锰酸锌锂离子电池负极材料的研究进展

综述了近年来国内外关于锰酸锌(ZnMn_2O_4)作为锂离子电池负极材料的研究进展。重点探讨了改善ZnMn_2O_4电化学性能的几种方法,即电极材料纳米化、表面包覆、碳材料复合。在此基础上还简要介绍了ZnMn_2O_4全电池的研究进展。最后对今后要重点开展的研究工作进行了展望。