Physica Scripta编辑优选：基于单个谐振器结构的六频段太赫兹完美超表面吸收器的简单设计
文章介绍
Yongzhi Cheng(程用志) and Jingcheng Zhao(赵京城)
通讯作者：
- 程用志，武汉科技大学信息科学与工程学院
该研究提出了一种基于单个金属开缝环(circular-split-ring，CSR)谐振器结构的简单、新颖的THz完美PMSA设计。该PMSA在六个不同频带平均吸收率达到99.1％，其完美吸收来自LSP和PSP谐振模的组合激发。此外，可以通过改变PMSA单元结构的几何参数来自由调节谐振吸收特性。与以前的相比，我们的设计具有以下优点：首先，PMSA具有紧凑简单的单元设计和新颖的谐振机制；其次，PMSA在单个图案化金属谐振器结构中具有更多吸收峰（六波段）；第三，设计的PMSA对于垂直入射的太赫兹波是极化不敏感的。
该研究采用了数值模拟方法进行设计和分析，具体包括使用计算电磁学软件来模拟和分析PMSA结构的吸收特性。通过优化PMSA结构的几何参数来实现六波频段吸收，同时还对电场和功率损失密度的分布进行了分析。研究结果表明，所提出的设计方案可以实现高效的吸收，具有很大的应用潜力。
该研究成果的重要性在于，它提供了一种简单而有效的设计方案，可以实现在单个金属结构中实现六个太赫兹频率的完美吸收。这种设计方案不仅在太赫兹区域具有广泛的应用前景，还可以在其他频率范围内进行进一步研究和应用。此外，该研究成果为太赫兹波段的物质检测、生物传感和热成像等领域提供了一种全新的解决方案，具有很大的实际意义。
研究背景：
超表面吸波器具有良好的吸收性能，且具有结构紧凑、厚度相对较薄、设计灵活等优点。特别是，在太赫兹波段，超表面吸波器因为可以潜在地应用于传感和成像等领域而越来越受到关注。然而，早期的吸波器大多数只能在狭窄/单波段或双波段频率范围内工作，对于某些应用来说是不够实用的。近年来，研究人员提出了许多新的策略和方法，以实现多频和宽频吸收性能。但是，这些方法通常需要增加超表面结构的复杂性，或者增加介质层的厚度，从而限制其实际应用范围。本研究旨在探索一种更简单、更有效的设计方法实现多频段的太赫兹波的完美吸收，以期为超表面吸波器的设计提供更多的启示。
作者介绍
程用志 教授
武汉科技大学
- 程用志,华中科技大学微电子学与固体电子学专业博士，阿德莱德大学（The University of Adelaide）联合培养博士。现为武汉科技大学信息科学与工程学院，教授/硕导，日本名古屋工业大学客座教授（2022.8-2023.8）。目前主要从事光学与电磁超材料（Electromagnetic Metamaterial）理论、设计及其应用研究工作。2013-2014年在澳洲Adelaide大学太赫兹研究中心从事太赫兹超材料器件设计与应用研究。近年来，主持和承担了若干项国家、省级以及企业横向项目十余项，申请发明专利6项，并获授权2项。荣获湖北省自然科学三等奖，2020-2022连续三年Elsevier中国高被引学者，2021年英国物理学会（IOP）“中国高被引用论文奖”， 2022年MDPI出版集团评选的最佳论文奖（一等），2022年入选由斯坦福大学发布的“终身科学影响力排行榜（1960-2022）”和“2022年度科学影响力排行榜”两个全球前2%顶尖科学家榜单，在包含Adv. Optical Mater.、Optics Express、Appl. Phys. Lett.、IEEE Photonics Journal、Prog. in Electromag. Res.等光学类，应用物理类，以及电磁学类国际知名期刊上以第一作者/通讯作者身份发表SCI检索论文180余篇，ESI高被引论文12篇，热点论文2篇，累计被SCI期刊论文引用达到7400次，H指数55（Google Scholar统计）。兼职Opt. Express，Appl. Phys,Lett. J. Phys. D: Appl. Phys, J. Appl. Phys., Sci. Rep., Adv. Opt. Mater., Adv. Fun. Mater., Adv. Mater., Adv.Sci., IEEE Tran. Ant. & Prop.. IEEE Sensors Journal, IEEE Photo. Journal, Nanophotonics, Nanoscal. IEEE Ant. and Wire. Prop. Lett., Opt. Commun., J. elecri. MaterProg. Electromagn. Res., , Chin. Phys. Lett., 《物理学报》等五十多个等多个国际知名期刊审稿人。
期刊介绍
- 2021年影响因子：3.081 Citescore：3.1
- Physica Scripta（PHYSSCR，物理学手稿）是一本致力于呈现实验和理论物理学任何分支及相关领域（尤其是跨学科和交叉学科）的原创研究的国际期刊。PHYSSCR每年出版12期，除原创性研究外，还出版编委会特邀文章、专刊等，包括年度诺贝尔物理学研讨。