超表面是由具有特定电磁特性的亚波长人工微结构按周期或非周期排列方式构建而成的二维人工复合材料，具有自然界材料所没有的电磁特性，能够实现对电磁波的幅度、相位、频率、极化等多个物理量的精确调控。然而，由于透射型超表面的相位调控范围与电磁波透射率存在一定的矛盾关系，因此透射型超表面难以在保证一定透射率的情况下获得较大相位调控范围，使实现透射式数字编码和可编程超表面的难度增大。特别是在太赫兹波段，由于加工工艺的限制使得该问题更加难以解决。
东南大学毫米波国家重点实验室杨非副教授和崔铁军院士研究团队对此问题进行深入研究，提出一种基于液晶的太赫兹透射式可编程数字编码超表面，该超表面使用互补的非对称开口谐振环结构，并利用结构的非对称性激发Fano谐振。Fano谐振的高Q特性可以显著的增大超表面的相位调控范围，同时Fano谐振对于辐射损耗具有抑制作用，可以在一定程度上保证超表面的透射率。在功能验证上，作者充分展示了该超表面的波束扫描、多波束和OAM波束生成等多种电磁调控能力，结果显示该超表面在太赫兹频段具有较高的能量效率和优异的电磁波束调控功能。该发现为太赫兹透射式电磁波束调控打开了新的途径，在6G通信、电磁探测等多个领域拥有巨大的潜力。
该工作以“Programmable Manipulations of Terahertz Beams by Transmissive Digital Coding Metasurfaces Based on Liquid Crystals”为题，发表在Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.202100932)上。东南大学博士研究生刘晨曦为论文第一作者，东南大学毫米波国家重点实验室杨非副教授和崔铁军院士为论文共同通讯作者，合作作者包括东南大学毫米波国家重点实验室傅晓建副教授和张磊博士，合肥工业大学杨军教授。上述工作得到了国家重点研发计划(2018YFF0109302, 2018YFB1801505)、航空科学基金(201920069002)和博士后科学基金项目(2020M680062)的支持。
WILEY
论文信息：
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
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202100932
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