JPhysD编辑优选：方向复用电磁超表面及其研究进展综述
文章介绍
Ke Chen(陈克) and Yijun Feng(冯一军)
通讯作者：
- 冯一军，南京大学
研究背景：
电磁超表面是一种由结构尺寸远小于工作波长的单元在二维平面内按照特定序构方式排列构成的人工复合材料，它具有低剖面、低损耗、可共形、易集成等应用优势。方向复用超表面利用谐振结构与电磁波传播方向之间的非对称耦合作用，实现了依赖于入射电磁波方向的电磁波调控功能，因而在多功能器件、成像、通信等领域有良好应用前景。本综述主要围绕方向复用超表面的概念、设计及应用前景展开，概括性介绍了该领域的研究进展，并着重探讨了不同类型方向复用超表面的特点及潜在应用方向。
研究内容：
本文首先简要概括了方向复用超表面的发展历程和研究进展，分析了互易、非互易、方向复用超材料与超表面、双面电磁波调控、非对称传输等概念之间的联系与区别，具体如图1所示。其次，重点介绍和分析了几类方向复用超表面分析理论、设计方法以及当前研究进展，主要包括手征超材料、非对称单向相位超表面、双面超表面。手征超材料是指单元结构不能通过平面内的旋转、平移操作与其对映体重叠，利用这一结构特性可实现电磁波非对称传播现象。将手征结构引入到相位超表面中，可针对特定极化电磁波实现单向波阵面调控，即超表面相位调制只作用于正向或反向传输的电磁波。双面超表面则能利用单元结构的极化、频率响应等，同时调控正向传输和反向传输电磁波阵面。其中，Janus超表面作为一种双面超表面，能对沿相反方向传输的同种电磁波独立、解耦式调控，实现非对称聚焦、非对称成像等，如图2所示。最后，文章分析总结了方向复用超表面的研究现状与存在问题，并在此基础上，讨论了未来研究和发展应用方向。
图1 互易、非互易、非对称、方向复用超表面等之间的关系概括。
图2 Janus超表面对电磁波的双向非对称调控。（a-b）应用于线极化电磁波的非对称全息成像；（c）分区域实现非对称透射/反射成像；（d）超表面与玻片组合实现非对称成像；（e）分区域实现圆极化非对称成像；基于（f）几何相位、（g）几何相位与传播相位组合的Janus超表面实现圆极化电磁波全息成像。
作者介绍
冯一军 教授
南京大学
- 冯一军为南京大学电子科学与工程学院教授。曾在丹麦技术大学、美国加州大学伯克利分校访问研究。1998年入选教育部“优秀青年教师资助计划”；2009年当选南京市有突出贡献中青年专家。主持承担了973、自然科学基金重大项目课题等多个项目。发表学术论文200余篇，获得2010年度江苏省科学技术一等奖和2021年度陕西省科学技术一等奖。
期刊介绍
- 2022年影响因子：3.4 Citescore：5.9
- Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。