电磁（EM）波的动态聚焦是各种应用的基石，包括航空航天通信、传感和高分辨率成像。最近，智能超表面的出现，被誉为下一个进化步骤，已经彻底改变了自适应功能。然而，它们广泛嵌入的有源元件带来了巨大的挑战，导致成本上升、功耗增加和复杂性增加，从而阻碍了大规模实施。
近日，浙江大学Chao Qian、Yuetian Jia、Huaping Wang团队介绍了一种利用扭曲超表面进行动态电磁聚焦的经济有效的方法，该方法以级联方式集成了透射层和反射层。这种创新的设计利用两层之间的相互旋转来精确控制光束传播和扫描区域，允许在宽范围内灵活定位焦点，跨越-44.17°到44.17°的仰角和0°到360°的方位角。这种能力的基础是多相位轮廓的战略融合，包括梯度和高斯相位。在实验中，建立了一个目标导向的系统，其结果与模拟结果非常吻合，相关系数达到96.7%。这项工作为动态电磁聚焦和受空间和功率限制的相关应用提供了一个简化的途径。成果以题为“Twisted Metasurfaces for On-Demand Focusing Localization”发表于《Advanced Optical Materials》上。
图1：扭曲超表面示意图。
图2：扭曲超表面相廓线的测定。
图3：扭曲超表面的工作原理。
图4：仿真结果。
图5：扭曲超表面的实验设置。
图6：实验结果。
图7：扭曲超表面在10GHz下不同仰角的散射图。
图8：在理论、仿真和实验的基础上，分别得到了方位角ψ、仰角θ和互转角δ之间的关系。
G. He, C. Qian, Y. Jia, Z. Fan, H. Wang, H. Chen, Twisted Metasurfaces for On-Demand Focusing Localization. Adv. Optical Mater. 2024, 2401933.
https://doi.org/10.1002/adom.202401933
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