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
Reconfigurable Liquid Crystal Reflectarray Metasurface for THz Communications
我们提出了一个建议的20 20元素的电子可重构液晶（LC）的二元相位反射阵列元表面，在108 GHz的计算研究。LC是在Mer的GT 3 -23001之后建模的，并且全波模拟已经示出了ON和OFF状态之间的177度的相位差，而ON和OFF的反射幅度均为0.88。我们提出了初步的全波模拟结果的遗传算法（GA）优化的远场。我们还提出了基本的设计程序和跨平台的实现优化例程，涉及Matlab，CST和MATLAB环境。
2019-08-07 physics.app-ph physics.comp-ph
Analytical and numerical modeling of reconfigurable reflecting metasurfaces with capacitive memory
在这篇文章中，我们开发的分析-数值模型的可重构反射超颖表面形成的棋盘图案阵列的金属贴片。这些贴片阵列加载有变容二极管，以实现表面阻抗和反射相位控制。两种类型的分析模型。第一种模型基于有效介质方法，用于预测元表面反射率。第二个模型是布洛赫波色散模型的相同的结构被理解为一个二维传输线超材料。后一种模型用于研究抑制有限尺寸波束成形超表面中寄生谐振的方法。我们用全波数值模拟验证了所开发的分析模型。最后，我们概述了具有电容存储器的元表面控制网络的设计，其可以允许对波束成形元表面的各个单位单元进行独立编程。
2022-03-21 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of Metasurfaces on Building Construction Materials for Potential Electromagnetic Applications in the Microwave Band
针对建筑能源自给与电力管理需求，提出在石膏板、木材等建筑材料上喷涂印刷制备超表面的方法，验证其在4-7GHz频段的高效电磁响应，为建筑微波波段电磁应用提供可行方案。
2022-10-13 physics.app-ph
Reconfigurable-Metasurface-Aided Multi-State Generalized Polarization-Space Modulation for Next-Generation Wireless Communications
我们提出了一种低成本的可重构元表面发射机，以实现广义极化空间调制（GPSM），已提出了下一代无线通信。与传统的多输入多输出GPSM不同，我们的电磁兼容，使用钡锶钛薄膜的形状因子降低设计产生两个以上的偏振态。全波仿真结果表明，我们的优化设计实现了0.08-0.95的偏振转换比与5%的带宽在28 GHz和误码率相当或优于传统的系统。
2021-03-23 eess.SP physics.app-ph
Electrically Reconfigurable Nonvolatile Metasurface Using Low-Loss Optical Phase Change Material
有源超颖表面承诺可重构光学器件，与传统的大块对应物相比，具有大幅提高的紧凑性、坚固性、可制造性和功能性。光学相变材料（O-PCM）以其大的折射率对比度和非易失性开关特性为有源超颖表面器件提供了一种有吸引力的材料解决方案。在这里，我们报告我们认为是第一个电可重构的非易失性超表面的基础上O-PCM。该器件中使用的O-PCM合金Ge 2Sb 2Se 4 Te 1（GSST）独特地结合了巨大的非易失性折射率调制能力，宽带低光损耗和大的可逆开关体积，从而能够显着增强活性O-PCM介质内的光-物质相互作用。利用这些有利的属性，我们展示了连续可调的有源超颖表面，具有创纪录的半倍频程光谱调谐范围和超过400%的大光学对比度。我们进一步制作了一个偏振不敏感的相位梯度超颖表面，以实现动态光束转向。
2020-09-02 physics.app-ph physics.optics
Equivalent Circuit Modeling and Design of a Reconfigurable Loaded Dogbone Metasurface Element
针对有源超表面计算电磁仿真复杂度高的问题，提出狗骨头单元的等效电路模型，仅需三次全波仿真即可确定，能快速计算不同电路下的超表面特性，经变容二极管可调超表面实验验证模型与测量结果高度一致。
2024-12-09 physics.app-ph
Fabrication and characterization of Fused Deposition Modeling 3D printed mm-scaled metasurface units
我们提出了一种具有成本效益，生态友好和可访问的方法，用于使用家用3D打印机制造三维，超轻和灵活的毫米级超表面。特别是，我们采用所谓的熔融沉积成型3D打印技术，以独立的形式制造导电分流环谐振器（SRR）。我们的实验特征的样品通过传输测量在标准的矩形波导配置。该结构表现出良好定义的谐振特性依赖于几何参数和渗透的介电材料。所展示的3D打印组件适用于实际的实际应用，同时该方法具有生态方法，低成本，灵活性和组件重量轻的额外优势。因此，柔性且轻质的3D打印超表面可以用作电磁部件和织物，用于涂覆大量不同形状和尺寸的设备和基础设施单元。\end{abstract}
2020-06-30 physics.app-ph
Deep-Learning-Empowered Inverse Design for Freeform Reconfigurable Metasurfaces
Tsinghua University（清华大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）
在过去的十年里，人工智能在工程领域的各种应用取得了长足的进步。近年来，基于人工神经网络的元表面逆向设计方法得到了发展，该方法能够根据需要设计出形状多样、性能优良的元原子，设计过程基于人工智能，具有快速、自动化的特点。然而，一旦反向设计的静态元原子被制造，元表面的功能就被固定。可重构元表面可以实现动态功能，而应用人工智能逆向设计实用的可重构元原子还未见报道。在这里，我们提出了一个深度学习授权的逆向设计方法的自由形式的可重构元表面，它可以生成按需可重构编码元原子在自定义的频带。为了减小数据集规模，提出了一种基于微波网络理论的可重构元原子解耦方法，将可重构编码元原子的逆设计过程转化为静态结构的逆设计过程。训练卷积神经网络模型来预测自由形状元原子的响应，并应用遗传算法快速生成最佳结构模式。作为概念的演示，几个反设计的例子产生不同的自定义的频谱响应在微波波段，和反设计的宽带可重构元表面原型制造和测量的波束扫描应用与宽带。我们的工作铺平了道路的快速和自动化的设计过程中的高性能可重构元表面。
2022-11-17 cs.LG physics.app-ph physics.optics
Towards optimal spatiotemporal wavefront shaping for the cocktail party problem with inverse design of an acoustic reconfigurable metasurface in disordered media
提出一种高效优化公式，通过频域闭式最小二乘解设计声学可重构超表面的时空自由度，解决鸡尾酒会问题，并在无序介质实验中验证了其强劲性能。
2024-03-23 physics.app-ph
Reconfigurable Multifunctional Metasurfaces Employing Hybrid Phase-Change Plasmonic Architecture
我们提出了一种混合器件平台，用于创建通过等离子体纳米结构与相变材料碲化锗锑（GST）的集成形成的电可重构超颖表面。通过焦耳加热将GST的相从非晶变为结晶，可以实现来自超颖表面的大范围的响应。此外，通过使用GST的中间相，超颖表面可以在过耦合和欠耦合状态下与入射光相互作用，从而导致固有的宽带响应。通过对基模性质的详细研究，我们证明了在像素级改变GST的晶相能够有效控制关键特性（即，振幅、相位和偏振）。这导致宽带电可调谐多功能元器件的实现，从而实现光束切换、聚焦、转向和偏振转换。这样的混合结构提供了一个高速，宽带，和非易失性可重新配置的范例，电可编程光学器件，如开关，全息图，和偏振计。
2022-08-17 physics.app-ph physics.optics
Doubly resonant nonlinear metasurfaces enabling NIR-to-UV upconversion for reconfigurable Fourier optical processing
Nanchang University（南昌大学）；Nanchang Institute of Science and Technology（南昌理工学院）；The Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University（南开大学物理学院、泰达应用物理研究院（教育部弱光非线性光子学重点实验室））；Guangdong Polytechnic Normal University（广东技术师范大学）
双共振非线性超材料实现近红外到紫外上转换，用于可重构傅里叶光学处理和全光图像处理。
2026-03-02 physics.app-ph physics.optics
High quality factor silicon-on-lithium niobate metasurfaces for electro-optically reconfigurable wavefront shaping
动态可重构的超表面为许多应用提供了紧凑和轻量级的空间光调制，包括LiDAR，AR/VR和LiFi系统。在这里，我们设计和计算研究高品质因数硅锂超颖表面与电驱动，独立控制其组成纳米棒的全相位可调谐性与高调谐效率。自由空间光通过周期性扰动耦合到每个纳米棒内的导模，产生超过30，000的品质因数，同时保持棒间距< $λ$ /1.5。我们实现了近2 $π$相位变化与施加的偏置不超过$\pm$ 25 V，保持反射效率高于91%。使用全场模拟，我们展示了一个高角度，51°，可切换的分束器，衍射效率为93%，和一个角度可调的光束转向器，跨越18-31°，效率高达86%，所有使用相同的元表面设备。我们的平台为高效波前整形设备提供了基础，该设备具有宽的动态调谐范围，能够产生几乎任何传递函数。
2022-03-24 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable Metasurface: A Systematic Categorization and Recent Advances
由于超颖表面在理论、设计、制造和应用等方面的快速发展，超颖表面已成为微波、太赫兹和光学领域的一个新的研究前沿。可重构超颖表面（R-MTS）能够对电磁波进行动态调制，具有无可比拟的灵活性，是近年来的研究热点。众多功能强大、功能多样的R-MTS被爆炸性地呈现出来。根据电磁波的5个维度，提出了一个统一的模型来描述R-MTS、电磁波和电磁信息之间的相互作用，并提出了信息比特分配策略来对不同类型的R-MTS进行系统分类。作为R-MTS的最新进展，分别详细介绍了1位和2位单元对不同波维的控制。最后，对R-MTS的未来研究方向进行了展望。希望具有不同尺寸和功能的R-MTS能够推动下一代通信，检测，传感，成像和计算应用。
2023-01-02 physics.app-ph physics.optics
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
Design of reconfigurable Huygens metasurfaces based on Drude-like scatterers operating in the epsilon-negative regime
本研究提出基于负介电常数区类Drude散射体的可重构惠更斯超表面设计，通过电偶极与四极共激满足广义Kerker条件实现全透射，为波束转向器件的可重构集成提供新途径。
2024-03-22 physics.app-ph physics.optics
Kirigami-based Flexible Metasurface with Reconfigurable Intrinsic Chirality from Zero to Near-unity
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；Low Altitude Systems and Economy Research Institute, The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州）低空经济与系统研究院）；Wuhan University of Technology（武汉理工大学）
本研究提出了一种基于 kirigami 的可变形超表面，通过动态调节折叠角度实现从零到近单位的内在手性连续调节，拓展了手性光学控制的应用前景。
2025-12-24 physics.app-ph physics.optics
Control of the local and nonlocal electromagnetic response in all-dielectric reconfigurable metasurfaces
本研究针对光传播特性动态调控需求，利用非易失性相变材料设计全介质可重构超表面，实现电、磁及电磁耦合的全面调控，可用于光束转向、可切换单向吸收及非局域高效光调控。
2024-06-03 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of Ge2Sb2Te5 metasurfaces by direct laser writing technique
我们实验证明，利用激光直写技术在玻璃和蓝宝石衬底上制备的200 nm厚的Ge_2Sb_2Te_5薄膜上可调谐的高对比度周期性渔网超颖表面具有3 μ m的周期。我们发现，使用蓝宝石衬底提供了更好的准确性，由于高的导热性的超颖表面段。所证明的方法的优点在于它的简单性，快速性，鲁棒性，以及制造结构的调整能力。这对于创建用于电信和信息处理领域中的应用的鲁棒且可调的元表面至关重要。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
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
Four-channel Imaging Based on Reconfigurable Metasurfaces: Hyperchaotic Encryption under Physical Protection
School of Information Engineering, Nanchang University（南昌大学信息工程学院）；Institute for Advanced Study, Nanchang University（南昌大学高等研究院）；Jiluan Academy, Nanchang University（南昌大学极链学院）
本文提出一种四通道相变超材料，结合算法与物理安全机制，实现高保真成像和抗攻击性能，用于高密度光学信息处理。
2025-09-03 physics.app-ph physics.optics
Electro-Optically Tunable Universal Metasurfaces
几十年来，在纳米尺度上塑造光的流动一直是纳米光子学的一个巨大挑战。现在广泛认识到，超颖表面代表了能够通过适当配置亚波长天线元件来全面控制光的波前的芯片级纳米光子阵列技术。在这里，我们展示了一个通用的可重构元表面，即，理论上能够使用没有移动部件的紧凑、重量轻、电子控制的阵列在电信波长范围内提供不同的光学功能。通过电光控制的散射光的相位从相同的个人元表面元件，我们展示了一个单一的原型通用可编程元表面，能够使用一个单一的设备的动态光束转向和可重构的光聚焦。因此，具有可调谐光学天线阵列的可重构通用超颖表面可以通过散射光相位、振幅和偏振的可编程阵列级控制来执行任意光学功能，类似于电子学中的动态和可编程存储器。
2019-10-04 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable collective resonances induced by liquid crystals in dielectric metasurfaces
本研究提出利用各向异性液晶改变介电超表面的集体共振，通过全波仿真和多极分解技术，证实了可利用偏振或外部电压动态调控超表面共振响应，为可见光范围内动态切换功能模式的光学纳米器件开发提供了新途径。
2024-07-29 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable Graphene-Metasurface Analysis via an Eigenmode-Free Method-of-Lines Formulation
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Duke University（杜克大学）
针对可重构石墨烯超表面分析难题，提出无本征模线方法公式，通过解析闭式表达式计算S参数矩阵，克服现有方法局限，经实验验证该方法在吸光度上与理论高度吻合且比有限元方法快两个数量级。
2026-07-21 physics.app-ph physics.comp-ph
Mechanical intelligence via fully reconfigurable elastic neuromorphic metasurfaces
本文提出完全可重构的弹性神经形态超表面框架，利用多层波导的相位训练实现波散射分类，并通过两项任务验证其无需重造即可重构的机械智能能力。
2024-05-09 cond-mat.dis-nn physics.app-ph
Dynamic brain spectrum acquired by a real-time ultra-spectral imaging chip with reconfigurable metasurfaces
光谱成像为各个领域，特别是生物医学研究铺平了道路。然而，光谱成像主要依赖于空间或时间扫描，不能同时获得高的时间、空间和光谱分辨率。在这项研究中，我们展示了一种基于可重构超表面的硅实时超光谱成像芯片，包括155，216（356 $\times$ 436）个图像自适应微型光谱仪，具有0.04 nm的超高中心波长精度和0.8 nm的光谱分辨率。将其应用于脑血流动力学成像，获得了大鼠桶状皮质中脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的动态光谱吸收特性，为光谱学在体研究和其他实时应用提供了启发。
2023-03-28 eess.IV physics.app-ph physics.optics
Fixed-Frequency Reconfigurable Leaky-Wave Antennas with Simplified Biasing
本文提出一种采用简化偏置方案的可重构漏波导天线，通过将可调超表面仅用作波导壁控制导模，结合无源超表面实现固定频率下的动态波束控制，显著简化了偏置过程，并通过全波仿真验证了其有效性。
2025-01-28 physics.app-ph physics.optics
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
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
Transfer Learning for Inverse Design of Tunable Graphene-Based Metasurfaces
针对传统电磁超表面功能单一的问题，提出采用迁移学习训练两个卷积神经网络，分别完成石墨烯基可调谐超表面的无源结构设计与调谐化学势预测，高效实现多功能可重构超表面逆向设计，为未来无线通信系统的可重构智能表面设计提供新方案。
2023-07-20 physics.app-ph
Multifocal Terahertz Lens with Adjustable Focal Points
传统透镜的可调谐性缺点与超表面透镜（超透镜）相比总是限制它们的应用。另一方面，可重构的超透镜提供了可重构厚度和可调谐性的优点。因此，在单个超颖表面上实现可重构功能对于潜在的太赫兹（THz）应用吸引了显著的研究兴趣。本文提出了一种利用二氧化钒（VO2）来操纵电磁波并提供全反射相位的可调超颖表面。相变超颖表面由VO2纳米膜、硅间隔物和嵌入结构底部的金层组成。通过采用具有特定相位分布的可重构超颖表面，入射光束可以以任意方式会聚到确定的点，包括焦点的数量、焦点位置和功率强度比。数值模拟表明，所提出的可重构超颖表面可以集中在一个或多个焦点反射模式的预期功率。此外，基于VO2的超颖表面可以使用新提出的方法以实时方式控制浓度宽度。仿真结果与理论分析结果吻合较好，验证了2位超透镜设计的有效性和可行性，在无线高速通信和超分辨率成像中具有巨大的应用潜力。
2020-11-09 physics.app-ph physics.optics
Deep Inverse Design of Reconfigurable Metasurfaces for Future Communications
可重构智能表面（RIS）作为智能无线电环境和自适应无线信道的构建模块，最近受到了极大的关注。通过改变空间和时间变化的电磁（EM）特性，RIS将无线环境的固有随机性转变为可编程的传播信道。传统上，设计RIS以产生期望的EM响应需要通过迭代地研究各种几何形状和材料的大可能性，通过数千次全波EM模拟来试错。在这种情况下，深度学习（DL）技术在降低RIS逆向设计的计算成本和时间方面至关重要。DL模型不是显式求解麦克斯韦方程组，而是通过监督训练数据学习基于物理的关系。此外，生成对抗网络被证明可以合成以前在文献中看不到的新型RIS设计。本文简要介绍了用于反向RIS设计和优化的DL技术，以产生未来无线网络所需的目标EM响应。
2021-01-22 eess.SP physics.app-ph
Direct and High-Throughput Fabrication of Mie-Resonant Metasurfaces via Single-Pulse Laser Interference
具有Mie型电和磁共振的高折射率介电超颖表面在诸如成像、传感、光致发光等各种应用中引起了极大的兴趣，这导致了高效的大规模制造技术的必要性。为了解决这个问题，在这里，我们演示了使用单脉冲激光干涉直接图案化的非晶硅薄膜成阵列的米氏谐振器。所提出的技术基于激光干涉诱导的去湿。激光脉冲能量的精确控制使得能够在跨越数十微米的区域中制造有序的介电超颖表面，并且由单个激光发射的数千个半球形纳米颗粒组成。所制造的纳米粒子表现出与波长相关的光学响应与强电偶极子签名。预沉积的硅膜厚度的变化允许在目标可见光和红外光谱范围内定制谐振。这种直接和高产量的制造铺平了道路，以一个简单的实现空间不变的超表面为基础的设备。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Tunable quantum two-photon interference with reconfigurable metasurfaces using phase-change materials
相变材料在两个稳定相之间可逆且快速切换的能力已经驱动它们在许多应用中的使用，例如数据存储和光调制器。将这种材料嵌入超颖表面使得能够实现控制光场的新方法。在这篇文章中，我们提出了一种新型的可切换超颖表面的设计，使非经典双光子量子干涉的控制。这些结构不需要静态功耗，在室温下工作，并且具有高开关速度。对于本文中提出的第一个自适应超颖表面，预测从-97.7%（反聚结）到75.48%（聚结）的可调谐非经典双光子干涉。对于第二种自适应几何结构，在热驱动的晶体学相变时，量子干涉从-59.42%（抗聚结）切换到86.09%（聚结）。紧凑和快速可控的量子器件的发展为全新的量子应用开辟了有前途的道路，以及改进自由空间量子逻辑门、线性光学钟实验和量子相位估计系统的可能性。
2021-01-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
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
Conformal sparse metasurfaces for wavefront manipulation
虽然平面超颖表面被深入研究，共形超颖表面的理论建模似乎是非常具有挑战性的，它需要准确的超颖表面的几何形状的分析。在这里，它示出了如何可以采用数值计算的格林函数来设计任意几何形状的共形稀疏元表面在同一框架内，没有任何住宿。此外，遵循所提出的方法，仅实现电响应以执行波前的有效控制可能是足够的，这可以简化共形超颖表面的设计和制造。
2020-07-19 physics.app-ph
Single-step fabrication of high performance extraordinary transmission plasmonic metasurfaces employing ultrafast lasers
等离子体超颖表面基于特殊的光学透射效应（EOT），可以有效地透射从可见光到远红外的特定光谱波段，在紧凑型多光谱成像、生物和化学传感、彩色显示等重要技术领域有着广泛的应用。然而，由于它们的亚波长性质，EOT超颖表面现在用纳米和微米光刻技术制造，需要许多处理步骤并且在昂贵的洁净室环境中进行。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种新的，单步工艺的快速制造高性能的中，长波红外EOT超颖表面采用超快直接激光写入（DLW）。微孔阵列组成的非凡的传输超颖表面的面积为4平方毫米的时间尺度的单位分钟，采用单脉冲烧蚀的40纳米厚的金膜上的电介质基板上安装在一个高精度的电动阶段。我们展示了如何通过仔细表征只有三个关键的实验参数对加工的微观形貌（即激光脉冲能量，扫描速度和光束整形狭缝）的影响，我们可以有按需控制的光学特性的非凡的传输效应的传输波长，品质因数和偏振灵敏度的共振。为了说明这一概念，一组EOT超颖表面具有不同的性能和操作在不同的光谱制度已经成功地设计，制造和测试。透射率测量和数值模拟之间的比较表明，所有制造的设备表现出预期的，从而证明了所提出的制造方法的高性能，灵活性和可靠性。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics
Wideband Perfect Absorption Polarization Insensitive Reconfigurable Graphene Metasurface for THz Wireless Environment
在这项工作中，我们研究了一个简单的结构石墨烯太赫兹（THz）超颖表面（MSF）完美的吸收，宽带，偏振不敏感，斜入射不敏感和频率重构。石墨烯MSF结构由沉积在由金属接地平面终止的硅衬底上的石墨烯元原子的二维周期性阵列组成。数值分析了所提出的MSF的性能。介绍了该结构的等效电路模型及其闭合解。石墨烯MSF薄结构在2.5 THz下在横向电（TE）和横向磁（TM）偏振中在垂直入射下提供100%的吸收，具有宽带宽、零反射和零透射。在斜入射下，吸收保持在95%以上。此外，石墨烯MSF结构具有频率重构的优点。在重新配置后，在所有可重新配置的频率下保持优异的吸收性能。结果表明，石墨烯超原子的THz MSF的有效性，这可能是有前途的THz无线环境。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall eess.SP 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 Image Processing Metasurfaces with Phase-Change Materials
提出一种基于二氧化钒相变的无源近红外边缘检测超表面，通过在65°C附近小于10°C的温度变化实现图像处理响应的剧烈可重构，兼具高数值孔径、高效率和偏振无关等接近最优的性能，为全光计算超紧凑器件开辟新路径。
2023-11-22 physics.app-ph physics.optics
Optimizing multi-user indoor sound communications with acoustic reconfigurable metasurfaces
Hong Kong Baptist University（香港浸会大学）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化学学院）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；The University of Tokyo（东京大学）
针对室内多用户声通信中的串扰问题，提出利用基于通信理论优化的声学可重构超表面（ARMs）进行波场整形，实现信道隔离与最大香农容量，并验证了多通道及频分复用通信功能。
2024-02-10 cs.SD eess.AS physics.app-ph
Nonlocal phase-change metaoptics for reconfigurable nonvolatile image processing
本文提出并实验验证了一种基于低损耗相变非局域超构表面的可重构平面光学图像处理器，通过相变材料在非晶态与晶态间的切换实现边缘检测和明场成像两种模式，兼容约0.5的大数值孔径，为人工智能辅助成像与视觉器件提供可切换多任务能力。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
The Potential of Combining Thermal Scanning Probes and Phase-Change Materials for Tunable Metasurfaces
超表面允许光波前的振幅、相位和偏振的时空变化。超颖表面的主动可调谐性的实现保证了能够重构波前成形的紧凑的平坦光学器件。相变材料（PCM），例如碲化锗或碲化锗锑，是由于其在结构转变时的大折射率变化而使得能够实现可重构超颖表面的突出材料类别。然而，通常采用的PCM的激光诱导切换限制了可实现的特征尺寸，从而限制了器件的小型化。在这里，我们提出了热扫描探针诱导的碲化锗局部开关，以实现特征尺寸远低于衍射限制光学开关可实现的近红外元表面。我们的设计是基于一个平面的多层堆叠，并不需要制造突出的介质或金属谐振器，通常应用在文献中。相反，我们数值模拟表明，宽带调谐的完美吸收可以实现本地化和控制尖端诱导结晶的PCM层。超颖表面的光谱响应解释使用简单的谐振模式分析和数值模拟。为了便于实验实现，我们提供了一个详细的理论描述的尖端诱导结晶采用多物理场模拟，以证明制造紧凑的可重构超颖表面的巨大潜力。我们的概念允许可调谐的完美吸收，不仅可以应用于热成像或传感，而且可以用于空间频率滤波。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Meta-Gratings: Beyond the Limits of Graded Metasurfaces for Wavefront Control
渐变超颖表面利用由阻抗梯度赋予的局部动量来变换撞击波前。这种方法受到整体转换效率的根本限制，并且受到最大空间分辨率的制造限制的挑战。在这里，我们介绍了元光栅的概念，它可以实现任意波前工程与单一的效率和显着降低的要求的制造精度。我们采用这个概念来设计反射超颖表面的波前转向没有限制的效率。一个类似的方法被设想用于传输光束和任意波前变换，为极端波操纵的高效超颖表面打开了有希望的机会。
2017-05-10 physics.app-ph physics.optics
Active Nonlocal Metasurfaces
通过光学超颖表面进行主动可调谐和可重构的波前整形提出了一个重大的技术挑战，通常需要非常规材料工程和纳米纤维。大多数波前整形元表面可以被认为是“局部的”，因为它们的操作取决于单个元单元的响应。相比之下，“非局部”元表面基于许多相邻元单元所支持的模式起作用，导致尖锐的光谱特征，但通常没有对传出波前的空间控制。最近，基于准束缚态的连续介质的非局域超颖表面被证明只能在所支持的Fano共振的窄带宽内产生设计师波前。在这里，我们利用增强的光与物质的相互作用与尖锐的法诺共振，探索主动调制的光谱和波前的折射率调谐和机械拉伸。我们的实验证明的原理热光调谐的非局部超颖表面的硅，和数值演示的非局部超颖表面的热光开关之间的不同的波前形状。这种用于热可重构波前整形的元光学平台既不需要不寻常的材料和制造，也不需要对单个元单元进行主动控制。
2020-08-20 physics.app-ph physics.optics
Electrically reconfigurable phase-change transmissive metasurface
本研究展示了一种基于低损耗相变材料的电可重构透射超表面滤波器，实现200微米×200微米面积上的非机械、非易失性切换，对比度5.5 dB，可逆循环1250次，为自由空间可重构光学奠定基础。
2023-12-16 physics.app-ph physics.optics
Design, fabrication, and spectral characterization of temperature-dependent liquid crystal-based metamaterial to tune dielectric metasurface resonances
可调谐介电亚表面纳米结构在光学应用中提供了令人难以置信的性能，这是由于其非凡的偏振可调谐性和在红外范围内以低损耗设计光的光的色散。在这篇文章中，我们设计和实验测量的全介质亚波长硅纳米粒子的可调谐性的帮助下，基于温度的折射率的液晶在电信制度。用数值软件模拟了由高介电纳米盘包围的双液晶（NLC）结构，用预取向材料组装，并通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱进行了光学测量。模拟结果与实际测量结果相一致，表明该调谐器达到了30nm的可调谐性。利用各向异性的温度依赖性非线性电容器，以不同的速率对高介电纳米盘的电和磁共振模式进行剪裁。各向异性到各向同性液晶液晶的相位切换实现了全介电超颖表面的两种模式的光谱调谐，并且修改了超颖材料结构的光学响应的对称性。
2022-01-17 physics.app-ph physics.optics
Electromechanically Tunable Metasurface Transmission Waveplate at Terahertz Frequencies
光的动态偏振控制对于从增强成像到材料表征和识别的许多应用都是必不可少的。提出了一种由机电驱动的微悬臂梁阵列构成的可重构太赫兹超颖表面四分之一波片。我们的各向异性超颖表面使可调偏振转换悬臂梁驱动。具体地，基于电压的致动提供了对谐振频率的模式选择性控制，使得能够实时调谐透射光的偏振状态。偏振可调超颖表面已制作使用表面微加工和太赫兹时域光谱的特点。我们观察到一个230 GHz的悬臂梁驱动的谐振模式的频率偏移，足以调制从纯圆偏振到线偏振的传输波。我们的CMOS兼容可调谐四分之一波片丰富了太赫兹光学元件库，从而促进了太赫兹技术的实际应用。
2017-11-21 physics.app-ph
Metasurface Energy Harvesters: State-of-the-Art Designs and Their Potential for Energy Sustainable Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文综述超表面能量收集器（MEHs）技术，提出一种可同时能量收集与1比特可调反射的混合单元设计，并通过实测环境射频功率与RIS功耗，论证了实现自可持续可重构智能表面的潜力。
2024-07-19 cs.ET cs.SY eess.SP
Towards High Throughput Large Area Metalens Fabrication using UV-Nanoimprint lithography and Bosch Deep Reactive Ion Etching
我们展示了通过使用标准工业高通量硅加工技术来制造用于NIR的衍射限制介电超颖表面透镜：UV纳米压印光刻（UV-NIL）结合连续反应离子蚀刻（RIE）和脉冲Bosch深反应离子蚀刻（DRIE）。随着超颖表面的研究领域走向应用，这些技术作为利用电子束光刻的常用成本密集型制造方法的潜在替代品是相关的。我们发现，由博世DRIE工艺产生的搓板型侧壁表面粗糙度可以在超颖表面的设计中得到补偿，而不会使透镜质量恶化。特别注意的是制造的挑战，必须克服对相关的商业应用的高通量生产。在波长λ = 1.55 $μ$ m和λ = 1.31 $μ$ m时，测得透镜效率分别为30%和17%。针对所遇到的挑战，提出了一些工艺优化路线。
2020-03-21 physics.app-ph physics.optics
Coexistence and manipulation of multiple singularities in a reconfigurable non-Hermitian metasurface
Nanchang University（南昌大学）；Central China Normal University（华中师范大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
研究可重构非厄米超表面中多个奇点的共存与操控问题，提出镜像耦合设计增加系统自由度，实现了EP和反射零点的共存与操控，用于可调吸收和增强传感，解决了奇点参数竞争问题，开辟了多功能超器件新途径。
2026-07-09 physics.app-ph physics.optics
Dynamic control of mode modulation and spatial multiplexing using hybrid metasurfaces
设计能够动态控制散射电磁波并工作在近红外（NIR）和光学区域的可重构超表面仍然是一项具有挑战性的任务，这受到静态材料性质和固定结构的阻碍。相变材料（PCM）可以在非晶态和晶态之间提供高对比度的光学折射率，因此有望作为可重构超表面的可行材料。在这里，我们提出了一种混合超颖表面，可以任意调制入射光的复振幅均匀的振幅和充分的$2π$相位覆盖，利用复合同心环（CCR）与不同比例的金和PCM。我们设计的超颖表面具有双功能，能够分裂光束或产生涡旋光束的金属和半导体状态的氧化钒（VO2）之间的热切换，分别。它可以很容易地集成到具有超小尺寸的低损耗光子电路中。我们的元器件作为一个新的范例，主动控制光束，这可能会打开新的机会，信号处理，存储器存储，全息和防伪。
2020-02-10 physics.app-ph physics.optics
Diffraction limited centimeter scale radiator: metasurface grating antenna for phased array LiDAR
在本文中，我们展示了一个辐射强度啁啾的超表面厘米长的光栅天线，其波束质量接近衍射极限，其足迹与90%的效率。而不是啁啾占空比调谐辐射强度，这需要不可缩放的制造分辨率，我们设计了一个二维鱼骨形表面光栅，它的宽度与鱼骨的宽度成正比，在硅波导的顶部用氮化硅制作了一个Meta表面，以实现对模式的弱扰动。此外，实施蒙特卡罗马尔可夫链（MCMC）算法来设计辐射强度分布，在效率、光束质量和制造挑战之间进行优化权衡。金属反射镜被设计成沉积在包层的顶部，用于单向倒置辐射和均匀的横向增益。对于1cm的光栅，我们的设计是为0.01度的光束与37000一维方向增益和90%的效率，与200 nm的特征尺寸。最后，我们制作了天线，并利用傅立叶成像系统测量了天线的波束质量，得到了0.02度-10dB的波束发散角。据我们所知，这是最先进的芯片天线与CMOS-代工兼容技术。
2018-09-28 physics.app-ph
Harnessing Selective State Space Models to Enhance Semianalytical Design of Fabrication-Ready Multilayered Huygens' Metasurfaces: Part I - Field-based Semianalytical Synthesis
Andrew and Erna Viterbi Faculty of Electrical and Computer Engineering, Technion（安德鲁和埃尔纳·维特比电气与计算机工程学院，以色列理工学院）；Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tel-Aviv University（电气与计算机工程学院，特拉维夫大学）；Reykjavik University（雷克雅未克大学）
本文提出了一种基于选择性状态空间模型的半解析方法，用于快速设计可制造的双极化透射海利格超材料表面，结合机器学习提升精度。
2026-03-04 physics.app-ph physics.optics
