JPhysD编辑优选：应用于太阳能电池板微波段隐身的超薄宽带光学透明吸波器
文章介绍
Shuying Li（李姝颖）, Liangliang Liu（刘亮亮）, Yuying Jiang（姜玉莹）, Chunzi Tang（汤淳紫）, Changqing Gu（顾长青） and Zhuo Li（李茁）
通讯作者：
- 刘亮亮，南京航空航天大学电子信息工程学院
- 顾长青，南京航空航天大学电子信息工程学院
- 李茁，南京航空航天大学电子信息工程学院
基于光学透明材料氧化铟锡（ITO），我们设计了一种新型多层光学透明超材料吸波器（OTMMA），并应用于卫星太阳能电池板的微波隐身中。研究结果表明：
1．在7.82~17.15 GHz的带宽范围内可实现90%以上的吸波率，几乎覆盖整个X和Ku波段，实现了λL/17的低剖面（λL表示最大工作波长）。
2．当入射角不大于50°时，该OTMMA对TE极化波的吸波率达到75%以上, 在入射角不大于75°的情况下，该OTMMA对TM极化波的吸波率达到80%以上。
3．测试结果表明，覆盖OTMMA的太阳能电池板可以正常工作，同时实现了太阳能电池板在X和Ku波段的良好隐身性能。
本论文设计的OTMMA兼具超低剖面、宽带宽、极化和角度不敏感特性，为卫星的隐身设计提供了新途径。
图1 覆盖在太阳能电池板上的OTMMA示意图。
图2 OTMMA的S参数和吸波率（a）垂直入射，斜入射（b）TE极化（c）TM极化。
图3（a）太阳能电池板测量电压和电流的实验装置图（b）覆盖OTMMA样品前后太阳能电池板的电流和功率对比。
研究背景：
太阳能电池板通过吸收太阳光将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，是卫星上不可或缺的能源器件。然而其类金属的强背向电磁散射特性使卫星的安全性和生存能力受到严重威胁。因此，近年来太阳能电池板的微波隐身设计引起了人们的极大关注。常规方法是通过涂覆微波吸收材料来实现其微波隐身，但传统的涂覆型吸收材料无法保证太阳能电池板工作时的高效光学透过率。光学透明超材料吸收器（OTMMA）的出现，为太阳能电池板的微波隐身设计开辟了一条新途径。得益于氧化铟锡（ITO）光学透明薄膜，OTMMA相关理论和技术得到了迅速发展。然而，设计一个兼具低剖面、宽带宽、极化和角度不敏感的OTMMA，同时能保证其应用在太阳能电池板时的良好工作效率和微波隐身性，仍然是一个挑战。
作者介绍
李茁 教授
南京航空航天大学
- 李茁，南京航空航天大学电子信息工程学院副院长，教授/博导，中国电子学会高级会员，中国电子学会天线分会委员，中国电子学会电磁兼容分会委员，江苏省通信工程高级专业技术资格评审评委会委员，江苏省中以产业园青年博士创新计划成员，IEEE会员，Journal of Physics D: Applied Physics咨询委员会委员，Electronics编辑，Frontiers in Metals and Alloys副主编，Frontiers in Physics客座编辑， IMT-2030（6G）推进组智能全息无线电任务组成员。2009年4月毕业于东南大学毫米波国家重点实验室电磁场与微波技术专业，获工学博士学位。2013.05~2015.05在江苏吴通集团做企业博士后研究，2015.12~2016.12在美国亚利桑那州立大学访学。现从事电磁兼容性设计，新型电磁超材料、表面等离激元、雷达目标特性，微波传感器设计等方向的研究。在Advanced Science, Nano Letters，Advanced Optical Materials，Physical Review Applied, IEEE T-MTTs, IEEE T-AP, IEEE T-IE, IEEE T-EMC, IEEE AP Magazine，电子信息学报，电波科学学报等国内外期刊上发表SCI论文140余篇，ESI论文3篇，被引用2000余次。授权国家发明专利20余项，美国发明专利1项。主持国家自然科学基金2项，江苏省自然科学基金面上项目1项，空装预研基金1项、航空科学基金1项、毫米波国家重点实验室项目3项，横向课题20余项。2013年入选江苏省博士集聚计划，2017年入选江苏省青年科技人才托举工程，2018年入选江苏省六大人才高峰项目工程，2022年入选江苏省青蓝工程中青年学术带头人。2019年获中国电子学会自然科学二等奖。
期刊介绍
- 2021年影响因子：3.409 Citescore：5.7
- 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。