太赫兹智能反射表面的时空调制技术：用于混合模式光场调制（OAM）波束成形及双点近场聚焦

《IEEE Photonics Journal》：Spatiotemporal Modulation of Terahertz Intelligent Reflecting Surfaces for Mixed-Mode OAM Beamforming and Dual-Spot Near-Field Focusing

　　

摘要：

太赫兹（THz）超表面位于微波和光学领域之间的独特频谱位置，实现了亚毫米级电磁控制与非电离相互作用的精密平衡。尽管THz频段的高频特性本身支持高精度传感，但由于许多现有系统依赖于静态光学和不可灵活的波前控制，因此仍存在显著的知识空白。本研究提出了一种基于仿真的框架，用于开发一种单层、时空编码的THz智能反射表面（IRS），该表面在0.7 THz频率下工作。这项工作的技术创新在于整合了时分复用（TDM）策略，使得在每个调制周期内能够合成双轨道角动量（OAM）光束，并通过深度依赖的传感模型实现空间场定位。通过采用双域建模方法，我们成功生成了具有拓扑电荷的远场混合模式OAM图案。l=±3θ=±30° 这些远场图案的增益超过了17 dBi。关键的是，远场图案直接验证了时空逻辑的正确性，因为OAM模式在预测的谐波频率下的稳定性表明电子计时系统按程序精确运行。该框架强调了可编程THz孔径在安全联合通信和传感方面的进步。