双功能宽带几何相位超表面：同步实现反射与传输的集成设计

《Advanced Materials Technologies》：Dual-Function Wideband Geometric-Phase Metasurface for Simultaneous Reflection and Transmission

本研究提出了一种紧凑型宽带超表面，创新性地集成了外圈双开口环谐振器(D-SRR)、带连接空心环的接地层及内圈X形谐振器，解决了传统器件难以在单一平台上同步实现宽频带反射(6.8-15.7 GHz)与高频传输(21.2 GHz)的难题。通过几何旋转实现独立全相位调控，实验验证了涡旋波束与聚焦波束生成，为多功能电磁波前调控提供了新方案。

　　

在这项研究中，科研人员设计出一种小巧且工作频带很宽的超表面（Metasurface），它能够像一位同时精通两种乐器的演奏家，在同一个器件上并行不悖地完成电磁波的反射和传输两种功能。其精巧的结构如同一个多层微缩模型：最外层是双开口环谐振器（Double-Split Ring Resonator, D-SRR），中间是带有连接空心环的接地层（Ground Plane），最内层则是一个X形状的谐振器（X-shaped Resonator）。

这种组合带来了令人惊喜的性能：D-SRR与接地层上的空心环协同工作，仿佛构建了一个高效的反射镜，能够在6.8吉赫兹（GHz）到15.7吉赫兹的宽广频率范围内，稳定地反射电磁波。与此同时，位于核心的X形结构则扮演着传输通道的角色，让特定频率（21.2吉赫兹）的电磁波顺利穿过，实现了透射功能。

更有趣的是，研究人员通过巧妙地旋转这些微结构单元的几何角度（Geometric Rotation），就像转动一个个微小的偏振片，实现了对反射波和透射波相位的独立、连续且完整的控制（Full-Range Phase Control）。在整个工作频带内，这种相位调控几乎不影响波的幅度，保持了响应的稳定性。

为了验证设计，研究人员制作了实物原型并进行实验测试。结果成功演示了该超表面能够生成携带轨道角动量的涡旋波束（Vortex Beam）以及能量集中的聚焦波束（Focused Beam），充分展现了其在复杂电磁波前塑造方面的强大能力和应用潜力，为未来通信、成像等技术领域提供了新的器件选择。