近日，我院白旭東副教授與我校張富利教授聯合團隊在構建新型自激勵數字超構表面研究中取得重要進展，研究成果以“Radiation-Type Programmable Metasurface for Direct Manipulation of Electromagnetic Emission” 為題發表在國際光學領域著名期刊《Laser & Photonics Reviews》。該項研究得到了東南大學崔鐵軍院士的指導，同時獲得上海交通大學朱衛仁副教授和賀沖副教授的鼎立幫助。

圖1 自激勵數字超構表面

數字超構表面是近年來人工電磁超材料的最新研究方向，一般由亞波長尺度的結構單元以周期或準周期排列所構成，通過加載PIN二極管或MEMS開關等有源器件實現單元的相位重構，并結合FPGA數字技術來動态調控數字超構表面的整體編碼分布，實現對電磁波的精細調控。現有反射式或透射式數字超構表面的共同特點是都需要額外的空間激勵饋源，饋源通常距離功能表面數倍波長，直接導緻了系統的整體剖面較高，很難滿足車載、機載或星載系統低剖面、共形集成化等實際需求，無法适用于高速飛行器、宇航平台等安裝空間有限或需要共形的場合；同時，饋源天線存在的空間漏射問題也顯著制約了數字超表面系統的總體效率。

聚焦上述關鍵問題，研究團隊提出了數字超構表面的饋電調相一體化集成設計方法，深入開展了自激勵數字超構表面的動态高精度電磁輻射調控研究，通過采用高效率微波集成饋電網絡替代傳統空間激勵饋源的方法，融合數字超表面技術、相控陣天線技術與匹配濾波器設計等多種手段，在進一步提高數字超構表面效率的前提下，大幅度降低系統整體剖面高度約兩個數量級，實現了低副瓣大角度掃描和動态多模渦旋波激勵。該項研究成果對推動數字超構表面領域的前沿技術發展具有重要意義，同時也為發展高精度高性價比的新型輕量化相控陣系統提供強有力的技術支撐。

圖2  自激勵數字超構表面系統實物及測試場景

論文鍊接：https://doi.org/10.1002/lpor.202200140

《Laser & Photonics Reviews》是一份雙月刊同行評審科學期刊，涵蓋光學科學各個方面的研究，由Wiley-VCH出版，包含綜述、論文、快訊文章等内容，2021年影響因子13.13，中科院物理1區Top。

圖文：白旭東

審核：甘雪濤