超表面是由具有特定電磁特性的亞波長人工微結構按週期或非週期排列方式構建而成的二維人工複合材料，具有自然界資料所沒有的電磁特性，能够實現對電磁波的幅度、相位、頻率、極化等多個物理量的精確調控。然而，由於透射型超表面的相位調控範圍與電磁波透射率存在一定的衝突關係，囙此透射型超表面難以在保證一定透射率的情况下獲得較大相位調控範圍，使實現透射式數位編碼和可程式設計超表面的難度增大。特別是在太赫茲波段，由於加工工藝的限制使得該問題更加難以解决。
東南大學毫米波國家重點實驗室楊非副教授和崔鐵軍院士研究團隊對此問題進行深入研究，提出一種基於液晶的太赫茲透射式可程式設計數位編碼超表面，該超表面使用互補的非對稱開口諧振環結構，並利用結構的非對稱性激發Fano諧振。Fano諧振的高Q特性可以顯著的增大超表面的相位調控範圍，同時Fano諧振對於輻射損耗具有抑制作用，可以在一定程度上保證超表面的透射率。在功能驗證上，作者充分展示了該超表面的波束掃描、多波束和OAM波束生成等多種電磁調控能力，結果顯示該超表面在太赫茲頻段具有較高的能量效率和優异的電磁波束調控功能。該發現為太赫茲透射式電磁波束調控打開了新的途徑，在6G通信、電磁探測等多個領域擁有巨大的潜力。
該工作以“Programmable Manipulations of Terahertz Beams by Transmissive Digital Coding Metasurfaces Based on Liquid Crystals”為題，發表在Advanced Optical Materials（DOI: 10.1002/adom.202100932）上。東南大學博士研究生劉晨曦為論文第一作者，東南大學毫米波國家重點實驗室楊非副教授和崔鐵軍院士為論文共同通訊作者，合作作者包括東南大學毫米波國家重點實驗室傅曉建副教授和張磊博士，合肥工業大學楊軍教授。上述工作得到了國家重點研發計畫（2018YFF0109302，2018YFB1801505）、航空科學基金（201920069002）和博士後科學基金項目（2020M680062）的支持。
WILEY
論文資訊：
Programmable Manipulations of Terahertz Beams by Transmissive Digital Coding Metasurfaces Based on Liquid Crystals
Chen Xi Liu，Fei Yang*，Xiao Jian Fu，Jun Wei Wu，Lei Zhang，Jun Yang，and Tie Jun Cui*
Advanced Optical Materials
DOI: 10.1002/adom.202100932
原文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202100932
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