近日，北京理工大学集成电路与电子学院司黎明教授课题组在高阶庞加莱球矢量智能电磁控制方面取得了重要进展。该研究将时空编码理论与全息成像方法相结合，不仅实现了近场任意极化波前的全息成像，还成功实现了高阶庞加莱球矢量涡旋波前的精确控制。相关成果以为题，。
图1 高阶庞加莱球矢量智能调控系统示意图
传统电磁超表面通常只能对幅度或相位等单一电磁参量进行离散调控，而对实现高阶庞加莱球矢量所需的幅相精确调控仍面临重大挑战。针对这一挑战，课题组提出了一种融合时空编码技术的智能可编程超表面方案，可在谐波域实现幅度与相位的近似连续调控，从而在无需改变物理结构或输入激励的情况下，实现动态生成并灵活调控高阶庞加莱球波前。课题组设计并研制了双极化时空编码高阶庞加莱球矢量调控超表面原型样机，并完成了实验验证。实验结果表明，该超表面生成的任意极化波前（HOPS₀,₀）全息成像图像相关系数超过70.63%，极化纯度高于 91.28%。同时，所产生的矢量涡旋波束（HOPS₁,₃和HOPS₋₁,₃）对应的右旋涡旋模式纯度分别达到96.03% 和 93.30%，左旋涡旋模式纯度分别为 95.75% 和 91.25%。该方法可拓展延伸至太赫兹、红外和光学频段，在结构光生成、涡旋波复用通信、雷达与传感系统等领域展现出广阔的应用前景，有望推动相关技术的创新与发展。
图2 微波频段高阶庞加莱球矢量调控超表面原型样机
图3 高阶庞加莱矢量调控超表面测试结果
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作者简介
第一作者：吴根昊，北京理工大学集成电路与电子学院在读博士研究生，导师为司黎明教授。主要研究方向为智能超表面、全息成像、太赫兹技术与应用。在、Optics Express 等期刊和国际会议发表多篇学术论文。
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