上海光机所在多频谱兼容超表面研究方面取得进展

近日，中科院上海光机所张龙研究员、张琤研究员和董红星研究员团队在多频谱兼容的多功能超表面研究方面取得进展。相关研究成果以“Multispectral metasurface for visible transparency, infrared stealth, and mm-Wave frequency-multiplexing”为题发表于Materials & Design。

随着光电对抗手段的升级，多模、多频谱复合精密探测仪器对电磁屏蔽材料的综合性能提出了更高的要求。近年来提出的超表面具有低剖面、电磁参数可设计等优点，为多频谱兼容材料的设计提供了新的思路。然而随着对超表面研究的进一步加深，研究人员更加关注多功能和集成化。

研究团队通过设计两种高占空比的互补C型ITO谐振环并将其交错排列为超表面，成功在24.5 GHz和41 GHz两个毫米波频率下实现了独立的3-bit相位调控。研究进一步设计并制备了频率选择双聚焦超透镜以及双通道超表面全息，验证了其双频波前调控的功能。此外，研究提出的超表面在400–800 nm的平均光学透过率为46%，同时在8–14 μm红外大气窗口的发射率为~0.3。该成果有望应用在多功能集成化的新一代智能光学窗口、5G无线通信以及信息存储技术当中。

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图1 (a) 多频谱超表面示意图；(b, c) 互补C型谐振环实现双频3-bit相位调控。

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图2 (a) 制备的双聚焦超透镜样品及实验测试的焦点分布；(b) 制备的双通道超表面全息样品及实验测试的全息图像重建；(c) 实验测得的可见光透过率；(d) 室温下红外热成像测试。

相关工作得到国家自然科学基金、上海市青年拔尖人才计划等项目的支持。

相关链接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.113903