近日，我院白旭东副教授与我校张富利教授联合团队在构建新型自激励数字超构表面研究中取得重要进展，研究成果以“Radiation-Type Programmable Metasurface for Direct Manipulation of Electromagnetic Emission” 为题发表在国际光学领域著名期刊《Laser & Photonics Reviews》。该项研究得到了东南大学崔铁军院士的指导，同时获得上海交通大学朱卫仁副教授和贺冲副教授的鼎立帮助。

图1 自激励数字超构表面

数字超构表面是近年来人工电磁超材料的最新研究方向，一般由亚波长尺度的结构单元以周期或准周期排列所构成，通过加载PIN二极管或MEMS开关等有源器件实现单元的相位重构，并结合FPGA数字技术来动态调控数字超构表面的整体编码分布，实现对电磁波的精细调控。现有反射式或透射式数字超构表面的共同特点是都需要额外的空间激励馈源，馈源通常距离功能表面数倍波长，直接导致了系统的整体剖面较高，很难满足车载、机载或星载系统低剖面、共形集成化等实际需求，无法适用于高速飞行器、宇航平台等安装空间有限或需要共形的场合；同时，馈源天线存在的空间漏射问题也显著制约了数字超表面系统的总体效率。

聚焦上述关键问题，研究团队提出了数字超构表面的馈电调相一体化集成设计方法，深入开展了自激励数字超构表面的动态高精度电磁辐射调控研究，通过采用高效率微波集成馈电网络替代传统空间激励馈源的方法，融合数字超表面技术、相控阵天线技术与匹配滤波器设计等多种手段，在进一步提高数字超构表面效率的前提下，大幅度降低系统整体剖面高度约两个数量级，实现了低副瓣大角度扫描和动态多模涡旋波激励。该项研究成果对推动数字超构表面领域的前沿技术发展具有重要意义，同时也为发展高精度高性价比的新型轻量化相控阵系统提供强有力的技术支撑。

图2  自激励数字超构表面系统实物及测试场景

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202200140

《Laser & Photonics Reviews》是一份双月刊同行评审科学期刊，涵盖光学科学各个方面的研究，由Wiley-VCH出版，包含综述、论文、快讯文章等内容，2021年影响因子13.13，中科院物理1区Top。

图文：白旭东

审核：甘雪涛