张信歌,
蒋卫祥,,
崔铁军,
东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室 南京 210096
基金项目:国家自然科学基金(61890544)，国家重点研发计划(2017YFA0700201)
详细信息
作者简介:柏林：柏 林(1993–)，女，吉林辽源人，东南大学博士研究生。主要研究方向为声学超材料、声电结合超材料、光控电磁超表面等。目前已发表SCI论文8篇，其中第一作者4篇。多次参加国内外学术会议。E-mail: nustbl@163.com
张信歌(1991–)，男，河南信阳人，东南大学博士研究生，主要研究方向为电磁超表面、基于超表面的新型功能器件和通信系统。目前以第一作者身份发表了9篇SCI论文，包括1篇《Nature Electronics》、2篇《Advanced Science》等。多次在国内外学术会议上做口头报告，获第1届全国超材料大会“研究生学术新人奖”。E-mail: xinge.zhang@qq.com
蒋卫祥(1981–)，男，江苏东台人，东南大学青年首席教授、博士生导师，中国电子学会高级会员、“青年科学家”俱乐部成员、中国材料学会超材料分会理事、IEEE Senior Member。2010年于东南大学毫米波国家重点实验室博士毕业后留校任教，主要研究方向为变换光学、透镜天线及可编程超表面。在《Nature Electronics》、《Advanced Materials》等学术刊物上发表SCI论文110余篇，合作撰写英文专著、中文专著各一本，研究成果曾多次被国际学术期刊选为“研究亮点”，所发表论文被国内外同行正面引用4300余次。曾获2011年教育部自然科学一等奖(排二)，2014年国家自然科学二等奖(排三)、第十七届江苏省青年科技奖和2018年国家自然科学二等奖(排三)，获国家自然科学基金优秀青年基金资助。E-mail: wxjiang81@seu.edu.cn
崔铁军(1965–)，男，中国科学院院士，东南大学首席教授，IEEE Fellow，研究方向为电磁超材料和计算电磁学。1993年获西安电子科技大学博士学位，1995—2002年先后任职德国洪堡****、美国UIUC博士后和研究科学家。2001年受聘东南大学********；2002年获得国家****科学基金。2014年创建信息超材料新方向。发表学术论文500余篇，被引用35000余次、H因子93(谷歌学术)。研究成果入选2010年中国科学十大进展、2016年中国光学重要成果；获2011年教育部自然科学一等奖、2014年国家自然科学二等奖、2016年军队科学技术进步一等奖、2018年国家自然科学二等奖。E-mail: tjcui@seu.edu.cn
通讯作者:蒋卫祥 wxjiang81@seu.edu.cn
崔铁军 tjcui@seu.edu.cn
责任主编：朱卫仁 Corresponding Editor: ZHU Weiren中图分类号:TN82
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出版历程
收稿日期:2021-02-19
修回日期:2021-03-29
网络出版日期:2021-04-25
Research Progress of Light-controlled Electromagnetic Metamaterials
BAI Lin,ZHANG Xin’ge,
JIANG Weixiang,,
CUI Tiejun,
State Key Laboratory of Millimeter Waves, School of Information Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (61890544), The National Key Research and Development Program of China (2017YFA0700201)
More Information
Corresponding author:JIANG Weixiang, wxjiang81@seu.edu.cn;CUI Tiejun, tjcui@seu.edu.cn
摘要
摘要:电磁超材料是由亚波长尺寸单元周期或非周期排列组成的人工结构，能对电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本物理特征进行调控，突破了传统材料的限制，可实现很多自然界不存在的有趣物理现象及应用。过去二十余年，超材料因其强大的电磁调控能力一直是物理领域的研究热点。但无源超材料在电磁波调控中存在局限性，如工作频率固定、实现功能单一等。所以，可调有源超材料越来越受关注。通过引入有源元器件，超材料的功能可通过外部激励信号进行动态调控，在实际应用中具有重要意义。目前常用的控制方式包括电控、温控、光控和机械控制等，其中光控具有可远程调控、无接触式控制、调制速度快以及结构简单等优点。该文概述了近年来光控电磁超材料的研究进展，从直流、微波、太赫兹和光频段4种不同频段分别介绍现有光控超材料和超表面的工作，重点介绍其工作机制和应用场景，并对这一快速发展领域进行总结和展望。
关键词:电磁超材料/
有源超表面/
光调控/
电磁波调控/
动态功能
Abstract:Electromagnetic metamaterials are artificial structures composed of a periodic or aperiodic arrangement of subwavelength unit cells and can regulate the physical characteristics of electromagnetic waves, such as their frequency, amplitude, phase, and polarization. Metamaterials overcome many limitations of traditional materials and can be used to realize interesting physical phenomena and applications that do not occur in nature. Over the past two decades, metamaterials have become a focus in the fields of physics and electronics owing to their powerful electromagnetic regulation ability. However, passive metamaterials have limitations in electromagnetic wave regulation, such as fixed operating frequency and single function. As such, increasing attention is being paid to tunable and active metamaterials. By introducing active elements, the functions of metamaterials can be dynamically regulated by external excitation signals, which is highly significant for practical applications. At present, commonly used control methods include electrical, temperature, light, and mechanical controls, among which light control has the advantages of remote and noncontact control, a fast modulation speed, and a simple structure. In this study, we summarize the latest progress in light-controlled electromagnetic metamaterial research, and introduce recent work on light-controlled metamaterials and metasurfaces in direct currents, microwaves, terahertz waves, and optics. We focus primarily on relevant operational mechanisms and application scenarios and discuss future prospects.
Key words:Electromagnetic metamaterials/
Active metasurfaces/
Light-controlled/
Electromagnetic wave control/
Dynamic functions
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