近日，中科院上海光機(jī)所張龍研究員、張琤研究員和董紅星研究員團(tuán)隊(duì)在多頻譜兼容的多功能超表面研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Multispectral metasurface for visible transparency, infrared stealth, and mm-Wave frequency-multiplexing”為題發(fā)表于Materials & Design。

隨著光電對(duì)抗手段的升級(jí)，多模、多頻譜復(fù)合精密探測儀器對(duì)電磁屏蔽材料的綜合性能提出了更高的要求。近年來提出的超表面具有低剖面、電磁參數(shù)可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，為多頻譜兼容材料的設(shè)計(jì)提供了新的思路。然而隨著對(duì)超表面研究的進(jìn)一步加深，研究人員更加關(guān)注多功能和集成化。

研究團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)兩種高占空比的互補(bǔ)C型ITO諧振環(huán)并將其交錯(cuò)排列為超表面，成功在24.5 GHz和41 GHz兩個(gè)毫米波頻率下實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的3-bit相位調(diào)控。研究進(jìn)一步設(shè)計(jì)并制備了頻率選擇雙聚焦超透鏡以及雙通道超表面全息，驗(yàn)證了其雙頻波前調(diào)控的功能。此外，研究提出的超表面在400–800 nm的平均光學(xué)透過率為46%，同時(shí)在8–14 μm紅外大氣窗口的發(fā)射率為~0.3。該成果有望應(yīng)用在多功能集成化的新一代智能光學(xué)窗口、5G無線通信以及信息存儲(chǔ)技術(shù)當(dāng)中。

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圖1 (a) 多頻譜超表面示意圖；(b, c) 互補(bǔ)C型諧振環(huán)實(shí)現(xiàn)雙頻3-bit相位調(diào)控。

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圖2 (a) 制備的雙聚焦超透鏡樣品及實(shí)驗(yàn)測試的焦點(diǎn)分布；(b) 制備的雙通道超表面全息樣品及實(shí)驗(yàn)測試的全息圖像重建；(c) 實(shí)驗(yàn)測得的可見光透過率；(d) 室溫下紅外熱成像測試。

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

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.113903