近零損耗！新范式實現電磁波任意極化態轉換

近日，哈爾濱工業大學張狂教授團隊提出近零損耗的電磁波任意極化態轉換概念，為實現高效率、緊湊型的任意極化轉換器件及系統提供全新范式。相關成果發表在《自然·通訊》上。

傳統波片、偏振片等器件對電磁波極化態的調控均依賴于其自身的雙折射特性，僅局限于對線、圓極化電磁波實現轉換作用。隨著電子信息技術的快速發展，定制化的橢圓極化轉換在偏振成像、信息加密與存儲、智能虛擬現實等應用中將發揮重要作用。然而，傳統橢圓極化轉換大多通過多波片級聯的光路系統實現，設計復雜、體積龐大。電磁超構表面為橢圓極化波的調節提供了可行途徑，但受限于物理結構，其對任意橢圓態的極化轉換效率始終無法突破，在實際應用中仍面臨挑戰。

針對這一問題，團隊提出非正交超構表面的物理概念，通過建立非正交本征模態與極化轉換效率間的解析模型，從理論上證明了打破本征模態的正交性是實現任意極化態無耗轉換的必要前提。實驗結果表明，非正交超構表面能夠在寬帶8GHz-12GHz、45°大角度斜入射條件下實現近零損耗的任意極化轉換與傳輸，并且為極化通道的靈活選通與抑制提供全新的自由度。

該研究成果創新性地闡明并驗證了非正交本征模態在極化轉換及波前調節中的作用，為高效率極化信道擴容提供理論途徑，有望應用于未來無線通信極化復用及信息加密技術當中。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50560-1