阅读笔记1_编码超表面

Flexible Controls of Terahertz Waves Using Coding and Programmable Metasurfaces

超表面的出现

基于超材料（metamaterials)的透镜天线仍以类似于传统介质天线的方式设计和工作，导致块状超材料的厚度必须大于或者能与波长相当，从而给采用目前最先进的3D微/纳米制造技术在太赫兹和光谱仪上制造此类块体超材料带来了严重的挑战。于是将厚度减小到表面的厚度，导致了超表面¹(metasurfaces)的出现。

超表面的特点

1.超表面由排列的周期性或非周期性的亚波长散射体（scatter）组成.
2.在控制电磁波的方面有很大的潜力，减少金属和介电质吸收，重量轻，制作方便以及可见和太赫兹范围内的应用。
3.超表面的建模经历几个阶段：传统的方法是有效介质理论，计算超表面的介电常数和磁导率，也有一些学者采用反射系数和透射系数的方法。但发现超表面的材料特性与其厚度是有关的，不能单独定义，下面出现了表面敏感性（susceptibilities)这一概念,这是超表面独有的概念。最后出现了广义的片状过渡条件（Gstcs),这一概念表示超表面的电敏感性和磁敏感性是与其周围的电场相关的。

编码超表面的提出

上述的超表面建模较为复杂，在数字电路发展的影响下，提出了编码超表面的概念。核心就是设计两个编码粒子，一个全反射，一个全透射。两者相位差为180。

编码和可编程超表面

1.特点

（1）编码超表面(coding metasurfaces)单元大小为λ/8到λ/4，而反射和透射阵列单元一般不小于λ/3；这能提供跟精确的相位响应，以及将空间传播波（PW)转换为平面波(SW).
（2）可编程超表面（programmable metasurfaces)通过在每个编码粒子中添加一个引脚二极管，通过将偏置直流电压在“ON"和”OFF"间切换实现编码状态’0‘，’1‘的切换。与相控阵相比具有更低的成本和更小的重量。
（3）通过编码超表面可以建立物理电场与离散数字码的桥梁，用信息论中的算法来处