近期，中國科學院上海光學精密機械研究所紅外光學材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團隊在相干調控的雙向吸波器研究方面取得進展。該工作采用雙層ITO超構表面構造吸波器，具有雙向寬帶的微波吸收以及相干控制的可調諧性能，同時在可見光波段的平均光學透過率為78.25%，可用作未來智能隱身光窗。相關研究成果以“Transparent Bilayer ITO Metasurface with Bidirectional and Coherently Controlled Microwave Absorption”為題發表于Advanced Optical Materials。
 

　　超構表面是一種由周期性結構單元構成的人工復合材料，能夠實現自然材料所不具備的奇異電磁特性，形成了材料、器件研究領域的新范式。其中，超構表面吸波器具有厚度薄、重量輕、吸收率高等優點，在電磁屏蔽、隱身和無線通信中具有廣泛應用前景。然而，目前傳統的吸波器普遍采用MIM結構設計框架，僅能對正向入射的電磁波實現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。同時它們又存在不可調諧以及光學不透明的缺點，不能滿足新一代電磁屏蔽光窗智能化和集成化的需求。
 

　　針對上述問題，研究團隊利用光學透明的ITO材料設計超構表面，理論提出并實驗驗證了一種雙向吸收、相干調控、光學透明的微波吸波器，成功在24.49–34.39 GHz的寬帶頻率范圍內實現了90%以上的雙向電磁波吸收，同時在光學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節兩束入射電磁波之間的相位差，可以對吸收性能進行動態相干調控。該項研究成果解決了目前傳統吸波材料單向性、帶寬窄、不可調以及光學不透明的問題，為未來智能隱身光窗的設計提供了新的思路和解決方案。
 

　　該工作得到國家自然科學基金、上海市青年拔尖人才計劃等項目的支持。
 

　　圖1 (a) 所提出的超構表面微波吸波器示意圖；(b) 單元結構示意圖；(c) 實驗制備的樣品；(d) 實驗測得的光學透過率。
 

　　圖2 (a) 實驗和仿真得到的正向入射電磁波吸收譜；(b) 實驗和仿真得到的反向入射電磁波吸收譜；(c) 雙干調控示意圖；(d) 兩束入射電磁波之間不同相位差所對應的相干吸收譜。