近期，中國科學院上海光學精密機械研究所紅外光學材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團隊在基于超構表面的透明微波吸收器研究方面取得進展。該工作采用ITO和蒸餾水材料構造超構表面，同時實現了超寬帶、可調諧的微波吸收以及大于60%的光學透過率，可用作多波段兼容的未來智能隱身光窗。相關研究成果以“Ultra-Broadband, Tunable, and Transparent Microwave Meta-Absorber Using ITO and Water Substrate”為題發表于Advanced Optical Materials期刊。
超構表面是一種由人工原子周期排列而成的陣列結構，能夠在亞波長尺度下實現對電磁波的靈活調控，引起了一場對近代光學的全面革新。其中，基于超構表面的微波吸收器因其在電磁屏蔽、雷達隱身和衛星通信等領域的巨大潛在應用價值而受到了科學界的廣泛關注。然而，目前傳統超構表面吸收器普遍存在帶寬窄、不可調以及光學不透明的缺點，不能滿足未來隱身光窗多波段兼容、智能化和集成化的需求。
針對上述問題，研究團隊利用光學透明的ITO材料設計超構表面，并結合蒸餾水作為結構基底，理論提出并實驗驗證了一種水基主動可調的透明微波吸收器，成功在12.49 – 98.21 GHz的超寬帶頻率范圍內實現了90%以上的電磁波吸收，同時在光學波段的透過率超過60%。此外，利用蒸餾水在室溫下的液體流動性，通過控制水層高度實現了對超構表面微波吸收性能的主動調控，該調控方法無需施加外部激勵，更有利于滿足生態兼容性和可持續發展的要求。該項研究成果解決了目前隱身光窗帶寬窄、不可調以及光學不透明的問題，為未來超寬帶、可調諧、多波段兼容的電磁屏蔽光窗的設計和發展提供了重要的理論和實驗基礎。
圖1 所提出的超構表面微波吸收器結構示意圖
圖2 (a) 實驗制備的樣品及光學透過率；(b) 微波實驗測試裝置；(c) 當底部介質層為空氣時，實驗和仿真得到的吸收譜；(d) 當底部介質層為蒸餾水時，實驗和仿真得到的吸收譜。
該工作得到國家自然科學基金等項目的支持。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202202873
