毫米波波段宽带薄型圆偏振消色差传输超表面的设计与应用

为解决传统消色差传输超表面(achromatic metasurface)需通过增加层数或厚度导致结构不均的问题，研究人员创新性地在超原子(meta-atoms)的接收-发射贴片间引入蛇形连接微带线，通过调控其长度精确控制色散特性，成功研制出厚度仅0.28λ0的宽带圆偏振收发一体化(RTI)超表面。实验证实该结构在27-37 GHz频段内实现稳定消色差聚焦与偏折，为毫米波通信系统提供了固定角度收发的解决方案。

　　

在毫米波(mmWave)频段实现高性能消色差传输，一直是超表面(metasurface)研究领域的重大挑战。传统方法依赖堆叠多层结构或调整超原子(meta-atoms)厚度，不仅导致器件笨重，还会引起相位分布不均。这项突破性研究巧妙设计了蛇形蜿蜒的微带连接线(snake-shaped stripline)，通过精确调控其几何参数即可操纵电磁波色散特性，无需增加结构厚度。

实验团队成功构建了平面消色差超透镜(meta-lens)和光束偏折器，在27-37 GHz宽频带内展现出优异的聚焦与折射性能，中心频率处整体厚度仅0.28λ₀（约3毫米）。更令人振奋的是，基于该消色差偏折器实现了毫米波固定角度收发通信系统，为5G/6G移动通信、雷达成像等应用提供了超薄型解决方案。这种"以巧破千斤"的设计思路，为下一代集成化电磁器件开发开辟了新路径。