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
Going Beyond Perfect Absorption: Reconfigurable Super-directive Absorbers
本文提出并分析了基于可重构阻抗负载的有限尺寸非周期谐振阵列，证明其能突破100%完美吸收极限，在所有照射角度下实现高超单位吸收率。
2024-02-19 physics.app-ph
Kirigami Metamaterials for Reconfigurable Toroidal Circular Dichroism
kirigami的古老纸工艺最近已成为功能材料设计的潜在工具。受kirigami概念的启发，我们提出了一类基于kirigami的超材料，其电磁功能可以通过拉伸预先设计的开口环谐振器阵列在非手性和手性状态之间切换。实验证明了单波段、双波段和宽带圆偏振器的可重构性能，最大圆二色性分别为0.88、0.94和0.92。通过详细分析激发的多极子，包括电，磁，环形偶极子和四极子，解释和计算的基本机制。我们的方法能够定制kirigami模式中的电磁功能，并提供了一种替代途径，可重构的光学元器件具有特殊的机械性能。
2018-08-31 physics.app-ph physics.class-ph
Intelligent Metasurfaces with Continuously Tunable Local Surface Impedance for Multiple Reconfigurable Functions
如果电磁超颖表面能够执行多个可调功能，则它们可以被表征为智能的，其中期望的响应由计算机控制，影响每个超颖表面内含物的个体电磁特性。在本文中，我们提出了一个智能元表面的微波频率范围内的反射模式操作的例子。数值计算表明，在不改变超颖表面主体的情况下，我们可以实现可调谐的完美吸收和可调谐的反常反射。可调谐特性可以使用混合信号集成电路（IC）来实现，其可以独立地改变电阻和电抗，从而对复表面阻抗提供完全的局部控制。通过在薄的接地衬底上连接两个金属贴片来将IC嵌入单元格中，并且智能元表面的反射特性可以容易地由计算机控制。我们的智能超颖表面可以对未来的时空调制超颖表面和众多应用产生重大影响，例如光束转向，能量收集和通信。
2019-04-10 physics.app-ph
An Overview of Electromagnetic Illusions: Empowering Smart Environments with Reconfigurable Metasurfaces
本综述梳理了电磁幻象涂层的理论与设计，提出无需物理涂覆的智能电磁幻象环境概念，基于可重构智能表面拓展了波调控在伪装、安全等领域的应用。
2024-04-18 eess.SP physics.app-ph
Reconfigurable honeycomb metamaterial absorber having incident angular stability
超广角电磁波吸收剂具有优异的机械性能，在许多不同的应用中，如传感和隐身技术。提出了一种由蜂窝和VO 2薄膜组成的新型三维可重构超材料吸波体。对于太赫兹波在yoz平面内传播的TM和TE偏振斜入射，MMA在最宽入射角达到$87^\circ$时表现出90%以上的吸收率.模拟结果表明，在垂直入射下，当VO 2薄膜处于绝缘状态时，该吸收体在1-4 THz频段具有较高的吸收率。通过提高整个结构的温度，VO 2发生结构转变并转变为金属相。我们已经表明，在斜入射下，VO 2薄膜的欧姆损耗，特别是那些平行于入射电场的方向是最重要的建议MMA的吸收原则。此外，为了了解吸收的物理机制，感生电场以及所提出的结构的功率损耗密度进行了研究。此外，它表明，所提出的VO 2基蜂窝吸收体保留其全覆盖的入射角特性TM偏振入射在xoz平面传播。由于超广角吸收（角稳定性）和机械性能，预计所提出的MMA可能会找到潜在的应用，如伪装技术，电磁干扰，成像和传感。据作者所知，所提出的MMA配置表现出最宽的入射角的吸收率。
2020-07-05 physics.app-ph
Reconfigurable optical computing based on graphene
光学计算最近吸引了大量的兴趣，因为它提供了以并行方式处理数据的能力。在这份报告中，一个光学计算系统的基础上的超材料结构的石墨烯的设计和演示。结果表明，所提出的结构是能够做不同的操作，如取导数，并整合的入射场。除此之外，它表明，所提出的结构是可重构的，由于调整的石墨烯片的表面电导率的可能性。该结构不仅突破了传统电脑的主要限制，而且提供了一种动态的操作方式。
2019-08-19 physics.app-ph
Prototype-Aware Fundamental Electromagnetic Limits on Wavefront Synthesis with Programmable Metasurfaces
Aalto University（阿尔托大学）；Univ Rennes, CNRS, IETR - UMR 6164（雷恩大学，法国国家科学研究中心，IETR - UMR 6164）
本文结合多端口网络理论与实验参数，推导了可编程超表面在波前合成中的原型感知电磁极限，包括保真度、模式强度及帕累托边界，并通过实验验证了界限的紧致性。
2026-06-16 eess.SP physics.app-ph
Index-Modulated Metasurface Transceiver Design using Reconfigurable Intelligent Surfaces for 6G Wireless Networks
针对6G无线网络对高谱效和能效的需求，提出符合电磁特性的可重构智能表面（RIS）孔径设计以实现索引调制，实验验证其误码率优于传统方案，且收发器具备可编程调相与生成谐波的能力。
2023-10-04 eess.SP physics.app-ph
ITO-Based Microheaters for Reversible Multi-Stage Switching of Phase-Change Materials: Towards Miniaturized Beyond-Binary Reconfigurable Integrated Photonics
诱导大的折射率变化是可重构光子结构的圣杯，这一目标长期以来一直是发现新光学材料平台的驱动力。近年来，Ge-Sb-Te（GST）基相变材料在非晶态和晶态之间的折射率差异引起了可重构集成纳米光子学的极大关注。在这里，我们介绍了一个微加热器平台，采用光学透明和导电的铟锡氧化物（ITO）桥的快速和可逆的电气开关的GST相之间的结晶和非晶态。通过适当分配的电脉冲施加到ITO微加热器，我们表明，我们的平台允许注册几乎任何中间结晶状态到GST膜集成的顶部设计的微加热器。更重要的是，我们证明了GST相之间的非晶态和晶态的完全可逆性。为了展示使用这种混合GST/ITO平台用于小型化集成纳米光子结构的可行性，我们将我们设计的微加热器集成到马赫-曾德尔干涉仪的臂中，以实现与现有集成光子架构相比具有数量级更小的足迹的电可重构光学移相器。我们表明，光信号的相位可以逐渐转移到多个中间状态使用的结构，可以潜在地小于一个单一的波长。我们相信，我们的研究展示了在混合PCM光子器件中使用光学功能的超越二进制重新配置来形成全新的小型化可重新配置集成纳米光子学的可能性。
2020-03-20 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable topological states in arrays of bianisotropic particles
拓扑光子学利用系统的时空对称性和电磁场的对偶对称性，提出了一种新的弹性光操纵方法。各种预期的设备应用提出了灵活控制与拓扑模式相关联的鲁棒场定位的需要。在这里，我们设计了一个拓扑阵列的共振介电亚原子的空间对称性约化诱导的双各向异性响应。所设计的元原子的相互取向编码交错的双各向异性图案，能够在包含少量粒子的一维阵列中捕获拓扑状态。我们表明，拓扑界面状态可以定制的同轴双各向异性粒子排列在一个等距晶格的旋转。我们的实验实现基于陶瓷马蹄形磁盘表现出显着的电磁拓扑状态的可重构性。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Water-based Reconfigurable Frequency Selective Rasorber with Thermally Tunable Absorption Band
本文提出了一种新型的基于水的可重构微波选频吸收器（FSR），它具有一个高于透射带的可热调谐吸收带。水基FSR由带通型频率选择表面（FSS）和3D打印容器组成。将水基质填充到由上述两种结构构成的密封空间中。数值模拟结果表明，FSR在8.3 ~ 15.2GHz范围内都能实现高吸收率的吸收，并获得5.2 ~ 7.0GHz的传输带宽。在6.14 GHz处，传输带的最小插入损耗为0.72 dB。此外，FSR具有通过填充水或不填充水来吸收或反射电磁波的可重构特性。所提出的水基FSR在不同偏振和倾斜入射角下显示出良好的透射/吸收性能。由于水的德拜模型，吸收带可以通过水温调节，而通带保持稳定。最后，制作了基于水的FSR样机，并给出了实验结果，证明了所提出的结构的有效性。
2019-07-05 physics.app-ph
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
Reconfigurable Superdirective and Superabsorptive Aperiodic Metasurfaces
该研究提出非周期加载亚波长散射体阵列理论，通过差异化负载突破Floquet周期约束，实现可重构超指向分束、亚衍射聚焦和超越完美吸收等多功能电磁波操控。
2025-03-18 physics.app-ph physics.optics
A Reconfigurable Intelligent Surface at mmWave based on a binary phase tunable metasurface
最初在2010年初引入，通过可重构智能表面（RIS）控制电磁波的反射的智能环境的想法近年来在为未来6G做准备方面引起了广泛关注。由于可重新配置的智能表面不是基于增加源的数量，它们确实可以为更绿色和潜在的无限无线通信铺平道路。在本文中，我们设计，建模和实验证明毫米波可重构智能表面的基础上，电子可调元表面与二进制相位调制。我们首先研究数值的超颖表面的单元格，基于PIN二极管，并获得良好的相移和回波损耗的两个极化，在很宽的频率范围内约28.5 GHz。然后，我们制造和表征的单位细胞，并验证其性能，然后制造整个10厘米× 10厘米的可重构智能表面。我们提出了一个分析描述的使用，可以做的二进制相位RIS，无论是在近场（反射阵列配置）和在远场（接入点扩展器）。最后，我们通过实验验证了所设计的RIS的工作原理，在近场和远场配置的毫米波波束形成实验室实验。我们的实验结果表明，我们的二进制相位RIS控制毫米波在任何一种情况下，这在我们的设计中使用的PIN二极管消耗的能量的唯一成本的高效率。
2021-04-27 physics.app-ph
Next-Generation Multi-layer Metasurface Design: Hybrid Deep Learning Models for Beyond-RGB Reconfigurable Structural Colors
针对多层超表面传统设计效率低的问题，研究提出融合CNN与LSTM的混合深度学习模型NanoPhotoNet，实现超98.3%的预测准确率、5万倍速度提升，可生成超RGB的可调结构色，拓展超表面应用场景。
2024-09-11 physics.app-ph physics.optics
Electromagnetic Bounds on Realizing Targeted MIMO Transfer Functions in Real-World Systems with Wave-Domain Programmability
Aalto University（阿尔托大学）；Univ Rennes, CNRS, IETR - UMR 6164（雷恩大学，法国国家科学研究中心，IETR - UMR 6164）
本文研究了在现实系统中实现目标MIMO转移函数的电磁限制，通过多端口网络模型和现实硬件约束推导出保真度上限，并通过实验验证了可调元件数量和耦合强度对结果的影响。
2026-02-15 eess.SP physics.app-ph
Analytical Framework to Model Reconfigurable Metasurfaces including Lumped Elements
本文提出一种基于Floquet模态展开和等效电路的分析框架，用于高效建模包含集总元件的可重构超表面，适用于宽带斜入射及衍射区，并通过CST验证了其在设计射频微波器件方面的潜力。
2023-07-17 physics.app-ph physics.optics
Inverse-designed Metastructures Together with Reconfigurable Couplers to Compute Forward Scattering
马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder interferometers，MZI）的反设计元结构和网格形式的基于波的模拟计算由于其通过电磁波在这种结构中的相互作用和操纵来仿真线性算子、执行向量矩阵乘法、求逆矩阵以及求解积分和微分方程的能力而最近受到相当大的关注。在这里，我们结合这两个平台，提出了一个基于波的元设备，可以计算电磁前向散射问题中的散射场。该器件由两个子系统组成：一组具有适当反馈系统的可重构耦合器和一个反向设计的非均匀材料块。第一个子系统计算的幅度和相位的偶极子极化时，在散射体与一个给定的入射波照射（矩阵求逆）。第二个子系统计算在给定的检测点（矢量矩阵乘法）的散射场的幅度和相位。我们讨论了这个元器件的功能，并通过几个例子，我们从理论上评估其性能，通过比较该设备的模拟结果与全波数值模拟和数值评估矩阵求逆。我们还强调，由于第一部分是可重构的，所提出的设备可以用于不同的散射体的介电常数分布和不同的入射激励，而不改变反向设计的部分。我们提出的设备可以提供一个通用的平台，在各种散射场景中的快速计算。
2022-07-26 eess.IV math-ph math.MP
Device Platform for Electrically Reconfigurable Dielectric Metasurfaces
实现电可调谐相控阵光学天线表面一直是超颖表面领域的主要挑战。在这封信中，我们展示了一个设备平台，通过自由载流子注入实现可重构控制的亚波长光学天线的谐振波长。我们的工程师和生长，使用分子束外延，异质结构的In 1-xAlxAs/InAs/AlyGa 1-ySb层的设计，以实现大的振幅和相位调制的光通过最大化的折射率变化的区域中的共振场增强的p-i-n层生长在重掺杂的n-InAs层，形成反射基板，以限制米氏共振的纳米线内的指数可调层。我们概述了制造过程中开发的四步投影光刻工艺和自对准垂直干法刻蚀形成这样的可调超颖表面元件。我们通过实验证明了电可重构光学天线元件的操作，其中谐振波长蓝移仅在载流子注入期间由200 nm。我们外推实验测得的InAs折射率的变化，以表明我们可以实现近π相移的超颖表面阵列。这种固态器件平台使我们能够独立地接触每个谐振元件，以形成真正可重构的傅立叶光学元件，并有望在亚波长尺度上任意控制电磁波阵面。
2018-12-03 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable nonlinear optical element using tunable couplers and inverse-designed structure
本文通过逆向设计三端口Kerr非线性器件并结合Mach-Zehnder干涉仪阵列，提出一种可重构非线性光学架构，实现多种输入信号非线性函数，为波基可重构非线性模拟计算奠定基础。
2022-10-31 physics.app-ph physics.optics
Port Reconfigurable Phase-Change Optical Resonator
对电磁波的主动控制和操纵是先进光子器件技术的迫切需要，如光学隐身、主动伪装和信息处理。迄今为止，设计具有高易控制性和可重构性的光学谐振器仍然是一个开放的挑战。在这里，我们提出了一种新的机制，通过\emph{phase-change material}连续重新配置一个光学谐振腔之间的一个端口和两个端口的配置有效的光调制。通过将相变材料VO $_2$衬底引入到光子晶体光学谐振腔中，计算表明，当VO $_2$分别处于金属金红石相和绝缘单斜相时，系统表现为具有近完美吸收的单端口器件和具有高达92%的高透射率的双端口器件.光学响应可以在各种中间状态之间连续且可逆地调制。更重要的是，所提出的设备是兼容的广角操作，是强大的结构变形。我们的研究结果揭示了一种新的器件结构的\emph{port reconfigurable}光学谐振腔独特的相变材料的可切换的光学性能。
2022-01-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Beyond-Diagonal RIS Prototype and Performance Evaluation
该研究研发了首个具备可重构单元间连接的反射式BD-RIS实验原型，通过富散射环境实验验证了单元间连接的作用，还明确了硬件约束对性能、连接增益及互耦优化重要性的影响。
2025-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
