上海光機(jī)所在相干調(diào)控的雙向吸波器研究方面取得進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所紅外光學(xué)材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團(tuán)隊(duì)在相干調(diào)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(gòu)表面構(gòu)造吸波器，具有雙向?qū)拵У奈⒉ㄎ找约跋喔煽刂频目烧{(diào)諧性能，同時(shí)在可見光波段的平均光學(xué)透過率為78.25%，可用作未來智能隱身光窗。相關(guān)研究成果以“Transparent Bilayer ITO Metasurface with Bidirectional and Coherently Controlled Microwave Absorption”為題發(fā)表于Advanced Optical Materials。
 

　　超構(gòu)表面是一種由周期性結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的人工復(fù)合材料，能夠?qū)崿F(xiàn)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(gòu)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、隱身和無線通信中具有廣泛應(yīng)用前景。然而，目前傳統(tǒng)的吸波器普遍采用MIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架，僅能對(duì)正向入射的電磁波實(shí)現(xiàn)吸收而反向電磁波被完全反射，這無疑降低了整體電磁能的利用率。同時(shí)它們又存在不可調(diào)諧以及光學(xué)不透明的缺點(diǎn)，不能滿足新一代電磁屏蔽光窗智能化和集成化的需求。
 

　　針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)利用光學(xué)透明的ITO材料設(shè)計(jì)超構(gòu)表面，理論提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種雙向吸收、相干調(diào)控、光學(xué)透明的微波吸波器，成功在24.49–34.39 GHz的寬帶頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了90%以上的雙向電磁波吸收，同時(shí)在光學(xué)波段的平均透過率為78.25%。此外，通過添加反向入射電磁波并且調(diào)節(jié)兩束入射電磁波之間的相位差，可以對(duì)吸收性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)相干調(diào)控。該項(xiàng)研究成果解決了目前傳統(tǒng)吸波材料單向性、帶寬窄、不可調(diào)以及光學(xué)不透明的問題，為未來智能隱身光窗的設(shè)計(jì)提供了新的思路和解決方案。
 

　　該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市青年拔尖人才計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
 

　　圖1 (a) 所提出的超構(gòu)表面微波吸波器示意圖；(b) 單元結(jié)構(gòu)示意圖；(c) 實(shí)驗(yàn)制備的樣品；(d) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光學(xué)透過率。
 

　　圖2 (a) 實(shí)驗(yàn)和仿真得到的正向入射電磁波吸收譜；(b) 實(shí)驗(yàn)和仿真得到的反向入射電磁波吸收譜；(c) 雙干調(diào)控示意圖；(d) 兩束入射電磁波之間不同相位差所對(duì)應(yīng)的相干吸收譜。