中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所紅外光學(xué)材料研究中心研究員董紅星和張龍團隊，在相干調控的雙向吸波器研究方面取得進(jìn)展。該工作采用雙層ITO超構表面構造吸波器。這一吸波器具有雙向寬帶的微波吸收以及相干控制的可調諧性能，同時(shí)在可見(jiàn)光波段的平均光學(xué)透過(guò)率為78.25%，可用作未來(lái)智能隱身光窗。相關(guān)研究成果以Transparent Bilayer ITO Metasurface with Bidirectional and Coherently Controlled Microwave Absorption為題，發(fā)表在《先進(jìn)光學(xué)材料》（Advanced Optical Materials）上。
超構表面是一種由周期性結構單元構成的人工復合材料，能夠實(shí)現自然材料所不具備的奇異電磁特性，形成了材料、器件研究領(lǐng)域的新范式。其中，超構表面吸波器具有厚度薄、重量輕、吸收率高等優(yōu)點(diǎn)，在電磁屏蔽、隱身和無(wú)線(xiàn)通信中具有廣闊應用前景。然而，目前傳統的吸波器普遍采用MIM結構設計框架，僅能對正向入射的電磁波實(shí)現吸收而反向電磁波被完全反射，這降低了整體電磁能的利用率。同時(shí)，它們存在不可調諧以及光學(xué)不透明的缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足新一代電磁屏蔽光窗智能化和集成化的需求。
針對上述問(wèn)題，該團隊利用光學(xué)透明的ITO材料設計超構表面，理論提出并實(shí)驗驗證了一種雙向吸收、相干調控、光學(xué)透明的微波吸波器，在24.49–34.39 GHz的寬帶頻率范圍內實(shí)現了90%以上的雙向電磁波吸收，且在光學(xué)波段的平均透過(guò)率為78.25%；此外，通過(guò)添加反向入射電磁波并調節兩束入射電磁波之間的相位差，可以對吸收性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)相干調控。該工作解決了目前傳統吸波材料單向性、帶寬窄、不可調以及光學(xué)不透明的問(wèn)題，為未來(lái)智能隱身光窗的設計提供了新的思路和解決方案。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金和上海市青年拔尖人才計劃等的支持。
圖1.?（a）所提出的超構表面微波吸波器示意圖；（b）單元結構示意圖；（c）實(shí)驗制備的樣品；（d）實(shí)驗測得的光學(xué)透過(guò)率。
圖2.?（a）實(shí)驗和仿真得到的正向入射電磁波吸收譜；（b）實(shí)驗和仿真得到的反向入射電磁波吸收譜；（c）雙干調控示意圖；（d）兩束入射電磁波之間不同相位差所對應的相干吸收譜。
