JPhys Photonics编辑优选：时空编码数字超表面的时频联合分析
文章介绍
Xiao Qing Chen, Lei Zhang（张磊）, Yi Ning Zheng, Zhuo Ran Huang, Jing Cheng Liang and Tie Jun Cui（崔铁军）
通讯作者：
- 张磊，东南大学
- 崔铁军，东南大学
本论文提出了一种联合时频分析方法来计算时空编码数字超表面的空间-频谱特性。图1展示了一个由16列1比特可编程单元组成的反射型时空编码数字超表面，其中每一列单元的反射相位可以根据相应的编码状态在不同相位之间动态实时切换。时空编码数字超表面的时域和频域散射特性是由傅里叶变换联系在一起的，因此分别从时域和频域分析中可以得到相同的反射波空间-频谱分布。通过理论推导和实例说明，该工作揭示了时空编码超表面时域和频域响应之间的联系：在时域提出了瞬时远场散射模式来分析不同角度反射波信号的时域波形和频谱特性；在频域利用复等效激励来计算谐波波束的方向图。论文所提出的方法有助于研究者们更加深入地了解时空编码数字超表面如何在空域、时域和频域灵活地调控电磁波，对安全通信、雷达成像、智能感知等应用具有一定指导意义。
图1 反射型时空编码数字超表面的谐波调控示意图
研究背景：
近年来，时变超材料和时空超材料引起了物理学、电磁学、光学和材料领域的研究人员的极大兴趣。时变超材料提供了一个额外的时间维度来扩展电磁调制的自由度，结合空间调制，具有时空变化参数的时空超材料可以实现对电磁波的复杂操控。与此同时，具有可编程特性的数字超表面十分适用于时空调制，时空编码数字超表面集能量辐射和信息调制功能于一体，可以在多维度域内同时调控电磁波和数字信息，已经被成功用于谐波波束调控、多域散射缩减、非互易效应、任意多比特相位生成、频谱伪装、数学运算以及无线通信等实际应用场景中，但是其瞬时响应以及时域和频域特性之间的联系尚未被研究。
期刊介绍
- 2022年影响因子：3.8 Citescore: 7.2
- JPhys Photonics（JPPHOTON）是一本新出版的开放获取期刊，面向物理学中应用于光子学各个领域的高质量研究。期刊包含光子学研究中最重要和最激动人心的进展，着重关注跨学科和多学科的研究。涵盖领域包括：生物光子学和生物医学光学；能源和绿色技术应用，包括光伏；成像、检测和传感；光物质相互作用；光源，包括激光器和LED；纳米光子学；非线性和超快光学；光通信和光纤；光数据存储；光电子学、集成光学和半导体光子学；光子材料、超材料和工程结构；等离子体技术；传播，相互作用和行为；量子光子学和光学等。