4D Optically Reconfigurable Volumetric Metamaterials
超材料是一种人工创造的介质，它允许通过控制本构材料参数将额外的自由度引入电磁设计中。可重构的时间相关超材料可以通过引入时间变量作为额外的可控参数来进一步扩大这些能力。在这里，我们展示了第一种可重构的体积超材料为基础的散射体，其中的电磁特性与光动态控制。特别是，杂交共振阵列中的开口环谐振器引起的集体模式，提出了人工高频磁性厘米波的属性。每个单独的环的谐振行为由光电流控制，这允许宏观有效磁导率的快速调谐。因此，在亚波长球形散射体内的人工千兆赫磁振子共振激发受光强度支配。在空间和时间上对电磁散射的四维控制为现代应用开辟了新的场所，包括无线通信和汽车雷达等。
2021-06-10 physics.app-ph physics.optics
Sidelobe Canceling for Optimization of Reconfigurable Holographic Metamaterial Antenna
用于全息超材料天线的波束转向的准确和有效的方法对于使消费者能够使用卫星数据容量至关重要。我们开发了一种优化算法，能够执行自适应，实时控制的天线方向图，同时在动态环境中工作。我们的方法提供了第一次分析的天线方向图优化问题的背景下，超材料和定向的中心波束和显着抑制旁瓣电平的目的。该算法的有效性证明了计算模型的天线和实验。由于其卓越的便携性，低功耗和缺乏移动部件，超材料天线是一个有吸引力的和可行的技术，当与成熟的软件工程策略相结合，以优化性能。
2014-07-18 physics.optics
Terahertz reconfigurable multi-functional metamaterials based on 3D printed mortise-tenon structures
本文提出一种基于榫卯结构和FDM/E-jet混合3D打印的太赫兹可重构多功能超材料，可实现窄带透射与宽带吸收、完美反射及窄带反射与宽带吸收三种工作模式，有望用于电磁屏蔽、雷达隐身和通信等领域。
2023-07-11 physics.app-ph physics.optics
Dynamically Babinet-invertible metasurface: a capacitive-inductive reconfigurable filter for terahertz waves using vanadium-dioxide metal-insulator transition
本文提出了一种可重构的平面超材料，可以利用其组成材料的电导率的局部变化在电容和电感响应之间切换。该器件基于巴比涅原理，利用了金属棋盘结构的奇异电磁响应，该响应取决于局部电导率。利用二氧化钒（$\mathrm{VO}_2$）的热诱导金属-绝缘体转变，所提出的超材料被设计为补偿衬底的影响，并在太赫兹制度的实验特征。这种可重构的超材料可以用作太赫兹波的可切换滤波器和可切换移相器。
2017-02-02 physics.optics
Reversible modulation and ultrafast dynamics of THz resonances in strongly photoexcited metamaterials
我们证明了一个超快的可逆调制共振太赫兹（THz）响应在强光激发的超材料。偶极跃迁~1.6 THz的瞬态谱-时响应随泵浦能量密度的变化呈现明显的非单调变化。跃迁能移、强度、谱宽和密度依赖的超快弛豫表明初始猝灭后共振态的显著再现。我们的模拟，结合从光致瞬态光栅的一阶衍射，再现的显着特点，为设计非线性和频率捷变太赫兹调制器提供了一种新的途径。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Digital Reconfigurable Metamaterial Array for Dynamic Beamforming Applications
该研究设计了一款0.7THz的2位数字可重构超材料阵列，通过基片集成馈电和精细阵列设计实现宽角波束扫描与多模式波束成形，可低集成度用于工业质检和星间通信。
2024-07-10 cs.SY eess.SY physics.optics
Chalcogenide hyperbolic metamaterial with switchable negative refraction
硫系玻璃是一种特殊的材料，其在相变时显示出宽的光学特性对比度，并且被高度研究用于可重构电子和纳米光子器件。在这里，我们报告了第一个基于硫族化物玻璃的非易失性、可切换双曲超材料的概念验证演示。通过使用$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$（GST）合金作为多层纳米复合结构的组分之一，并利用其相变特性，我们展示了一种双曲超材料，其中I型双曲色散$(ε_{\perp} < 0, ε_{\parallel} > 0)$可以从近红外到可见光区域切换。这为可重构器件应用开辟了新的机会，例如成像、光学数据存储和传感。
2017-03-31 physics.optics
CoSP: Reconfigurable Multi-State Metamaterial Inverse Design via Contrastive Pretrained Large Language Model
Center of Double Helix, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University（双螺旋中心，清华大学深圳国际研究生院，清华大学）；Intelligent Passive Thermal Control Center, Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen（智能被动热控制中心，清华大学深圳研究院）
CoSP通过对比预训练大语言模型实现可重构多状态超材料的逆向设计，能高效生成具有目标光学性能的材料结构。
2025-11-20 cs.AI physics.optics
"Exclusive-OR" operation with Fano resonant MEMS Metamaterial
近年来，一系列由热、电、磁和光信号控制的可重构超材料被开发出来，用于在从微波到光学的宽电磁波谱范围内动态地操纵电磁辐射的强度、相位和波前。在这里的第一次，我们展示了一个可重构的元表面执行异或（XOR）逻辑运算，使用两个独立的控制电输入和光学读出的形式在太赫兹波长的远场Fano强度状态。同时，近场共振限制使得通用NAND逻辑操作成为可能。此外，通过使用单个电输入控制和光学读出，在Fano谐振的远场强度状态下实现逻辑非操作。所提出的基于Fano设计的可重构微悬臂梁具有多种逻辑运算，可以创建一个通用平台，用于实现可编程和随机访问的超材料，具有增强的电光性能，多通道数据处理和加密技术，用于高速无线网络，现在正被推向太赫兹波长。
2018-03-01 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable Ultrafast Thermal Metamaterial Pixel Arrays by Dual-Gate Graphene Transistors
本文提出一种集成双栅极石墨烯晶体管与有源超表面的可重构超快热超材料像素阵列，通过解耦热产生与发射设计，实现空间、时间和波长上的灵活热输出编程，并实验演示了26个字母的逐行扫描显示。
2025-06-04 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable topological valley-Hall interfaces: Asymptotics of arrays of Dirichlet and Neumann inclusions for multiple scattering in metamaterials
Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Osaka（大阪大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
研究通过改变边界条件打破对称性，实现拓扑谷-霍尔带隙，利用渐近分析方法分析无限和有限结构，实现晶格中不同谷-霍尔相的重构。
2026-03-25 math-ph math.MP physics.comp-ph
Terahertz Devices Using the Optical Activation of GeTe Phase Change Materials: Towards Fully Reconfigurable Functionalities
本文展示了对 GeTe 相变材料的光学控制以实现高效可重构太赫兹器件，首次实验证实了全介电 GeTe 太赫兹偏振器的宽带高消光比特性，为场可编程超表面等多功能超材料发展提供新途径。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Overcoming Van der Waals Forces in reconfigurable nanostructures
可重构的超材料需要组成纳米结构来展示形状与外部刺激的切换。一般而言，这种纳米结构将以其配置之一接触并粘附到其他表面。然而，一个长期的挑战是克服范德华力引起的这种静摩擦，这阻碍了形状恢复。在这里，我们介绍了一种基于丙烯酸的刚性但自恢复的材料系统，并在恢复能力较弱的高纵横比结构中对其进行了测试。这种设计师材料在室温下的储能模量约为5.2 GPa，在150摄氏度的橡胶态下约为90 MPa，比以前的报道高出一个数量级。基于这种聚合物体系开发了一种用于双光子光刻的高分辨率树脂，能够3D打印直径约为400 nm，纵横比高达约10的纳米柱。在实验中，我们观察到自我恢复的崩溃和触摸结构克服静摩擦站起来。我们开发了一个理论模型来解释这些亚微米结构的可恢复性。展示了可重构结构彩色印刷和全息图，表明该材料系统作为适用于亚微米可重构超材料的形状记忆聚合物的潜在应用。
2022-02-23 physics.app-ph physics.optics
Tunable Terahertz Amplification Based on Photoexcited Active Graphene Hyperbolic Metamaterials
在太赫兹（THz）频率下的电磁辐射的有效放大和激射是主要通过具有有限可调谐性和窄带功能的量子级联激光器配置实现的非平凡任务。存在对在宽频率范围内具有可重构操作的紧凑且高效的THz电磁源的强烈需求。光激发石墨烯可以作为增益介质，在低THz频率下产生相干辐射，但由于其厚度太薄，其响应非常弱。在这项工作中，我们展示了一种替代设计，以实现有效的可调谐和紧凑的太赫兹放大器和激光器的宽带操作的基础上，主动太赫兹双曲超材料（HMM）设计的多个堆叠的光激发石墨烯层由薄电介质片分离。双曲太赫兹响应的建议的双曲有源隐马尔可夫模型的解析和数值研究和特点。当基于石墨烯的HMM结构被周期性地图案化时，由于双曲色散，宽带慢波传播机制被识别。在这种情况下，可重构放大的太赫兹波在一个很宽的频率范围内获得，这可以通过改变石墨烯的准费米能级可调。我们证明了所提出的可调谐太赫兹放大器或激光器的太赫兹响应由入射光泵浦（光掺杂）和HMM波导阵列中的加载电介质材料控制，这是一个有趣的特性，可以具有太赫兹放大，发射和传感应用的巨大潜力。
2018-11-15 physics.optics
Optically Reconfigurable Photonic Devices
具有可调参数的光电元件，从可变焦距透镜到可以在刺激时改变功能的光谱滤波器，具有巨大的技术重要性。这些组件的调谐通常通过其组成部分的微机械或纳米机械致动、拉伸或施加热刺激来实现。在这里，我们报告了一种新的电介质超颖表面平台，用于以非易失性和可逆方式用光创建的可重构光学组件。通过用定制的飞秒脉冲序列诱导折射率变化相变，将这些组件作为二维二进制或灰度图案写入、擦除和重写到相变材料的纳米级膜中。我们结合锗锑碲基薄膜优化高光学对比度双向开关与亚波长分辨率的光学写入过程中，以证明技术相关的设备：可见光范围可重构的双色和多焦点菲涅耳波带片，超振荡透镜与亚波长焦点，灰度全息图和介电超材料按需反射和传输谐振。
2015-10-18 physics.optics
Digital Metasurface Based on Graphene: An Application to Beam Steering in Terahertz Plasmonic Antennas
超材料的二维对应物--超表面，由于其对电磁波的强大操控能力而引起了人们的极大关注。最近出现了各种各样的元表面，不仅展示了无数的功能，而且还展示了可重构的响应。此外，数字或编码元表面通过将设备描述为离散构建块状态的矩阵而彻底改变了该领域，从而与信息理论形成了清晰的平行关系，并开辟了对高级元表面进行建模、组合和（重新）编程的新方法。本文加入了可重构和数字的方法，并提出了一种超表面，利用石墨烯的可调谐性，在太赫兹频率进行光束转向。一个全面的设计方法，包括技术，单元设计，数字超材料合成，和可编程性方面。通过沿着超颖表面平面设置和动态调整相位梯度，所得到的设备实现了在所有实际方向上的波束转向。所提出的设计进行了研究，通过分析模型和数值验证，显示波束宽度和转向误差远低于10度和5%，在大多数情况下。最后，设计准则提取通过涉及元表面的大小和数量的单元格状态的可扩展性分析。
2020-12-20 cs.ET physics.app-ph physics.optics
