场控宽频消色差陶瓷基超构表面与器件研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872154
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Metasurface devices are able to arbitrarily manipulate the amplitude, phase and polarization of light by artificially designing the periodic structure and the 2D arrangement of the sub-wavelength unit cells, however, the chromatic aberration (different phase accumulation through light propagation with various wavelengths and resonant phase dispersion) and narrow bandwidth response characteristics limit the application. In this proposal, we will develop the design theory of the Mie-resonance based ceramic broadband achromatic metasurface devices and study the tunability of mechanism controlled with external stimuli. Based on the Fermat principle and the Mie-resonance theory, we study the phase-frequency characteristics of the ceramic resonator, investigate its design and control method, and analyze the influence rules to the chromatic performance of the metasurface devices. The phase response of electric/magnetic dipoles of ceramic particles, the mechanism of the expansion to the phase control range due to the coupling of multipoles and the phase dispersion profile modulation laws are to be revealed. A single ceramic particles or the ceramic particle cluster are utilized to construct the phase shifter and realize the broadband achromatic metasurface devices. The response functions of the phase dispersion profile of the dielectric unit cells varying with the external fields and the eigen equation of the dynamic perfomance will be derived, and then the relationship between frequency band, performance and external fields can be built. This proposal offers a new design and fabrication method to construct actively controlled broadband achromatic metasurface devices with multi-frequency responses.
超构表面/器件通过亚波长二维周期排布的电磁基元可任意操纵电磁波的振幅、相位和极化模态,而由于固有色差(几何光学色差和电磁基元谐振色散)和窄频带响应限制了其实际应用。本课题拟研究一种宽频消色差Mie谐振陶瓷基超构表面与器件的设计构筑原理及其外场调控机制。由几何光学的费马原理和Mie散射原理出发,研究陶瓷介质颗粒谐振基元的相位-频率依赖关系、设计调控方法以及对超构表面/器件消色差性能的影响规律;揭示陶瓷介质颗粒的电磁偶极谐振及多级高阶谐振间耦合的相位响应频段拓宽的物理本质以及其对相位色散曲线的调制规律;利用单个或多个陶瓷介质颗粒团簇构造相位控制基元以实现宽频消色差超构表面/器件的构筑;阐明介质基元相位色散曲线的外场响应函数,推演器件性能动态变化的本征方程,建立工作频段、器件性能与外场动态调制间的关联。该研究为响应频段和性能可主动调控消色差超构表面/器件的构筑提供了一种新的理论方法和实现途径。

结项摘要

超构表面/器件通过亚波长二维周期排布的电磁基元可任意操纵电磁波的振幅、相位和极化模态,而由于固有色差(几何光学色差和电磁基元谐振色散)和窄频带响应限制了其实际应用。本课题拟研究一种宽频消色差Mie谐振陶瓷基超构表面与器件的设计构筑原理及其外场调控机制。所取得的成果如下:(Ⅰ)探索了构筑宽频消色差超透镜的原理,基于几何相位的调制方法实现透镜聚焦的相位分布,采用介质谐振单元与介质层复合的设计实现了更大范围相位调节,进而实现聚焦功能,采用高折射率介质设计了全介质超透镜器件;(Ⅱ)揭示了介质基宽频超构表面的各向异性电磁参数实现的物理本质,实现了不同方向上电磁参数分量的解耦,并给出了温度场调控各向异性谐振系统的调谐机制;(Ⅲ)基于去耦合离散点偶极子理论对介质颗粒基元的电磁谐振进行多极分解,证明了高阶偶极谐振能够有效消除相邻电和磁偶极矩间的频谱耦合,可用于实现电/镜超构表面的切换,选择性地抑制不同电磁多极矩激发理想的纯环形偶极响应;(Ⅳ)开发了一套先进且完善的陶瓷微纳加工工艺,制备了高介电常数介质颗粒,发展了超构表面器件的设计与制备方法,并对器件进行外场调控性能验证;(Ⅴ)开展了基于其他新原理的超构表面应用器件探索研究。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Excitation and manipulation of both magnetic and electric surface plasmons
磁和电表面等离子体激元的激发和操纵
  • DOI:
    10.1364/oe.452595
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ruiguang Peng;Qian Zhao;Yonggang Meng;Shizhu Wen
  • 通讯作者:
    Shizhu Wen
An all-dielectric metasurface absorber based on surface wave conversion effect
基于表面波转换效应的全介质超表面吸波体
  • DOI:
    10.1063/5.0057529
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wen Jingda;Ren Qiang;Peng Ruiguang;Zhao Qian
  • 通讯作者:
    Zhao Qian
Pure toroidal dipole in a single dielectric disk
单个电介质盘中的纯环形偶极子
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ruiguang Peng;Qian Zhao;Yonggang Meng;Shizhu Wen
  • 通讯作者:
    Shizhu Wen
Adaptive Cylindrical Wireless Metasurfaces in Clinical Magnetic Resonance Imaging
临床磁共振成像中的自适应圆柱形无线超表面
  • DOI:
    10.1002/adma.202102469
  • 发表时间:
    2021-08-17
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Chi, Zhonghai;Yi, Yi;Zhou, Ji
  • 通讯作者:
    Zhou, Ji
Progress in water-based metamaterial absorbers: a review
水基超材料吸波器的进展:综述
  • DOI:
    10.1364/ome.455723
  • 发表时间:
    2022-04-01
  • 期刊:
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wen, Jingda;Zhao, Qian;Ren, Qiang
  • 通讯作者:
    Ren, Qiang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

单框架控制力矩陀螺部分失效时的空间站姿态机动方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    国防科大学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵乾;唐国金
  • 通讯作者:
    唐国金
孔口爆破预裂增抽瓦斯技术的现场应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵乾;张英华;高玉坤
  • 通讯作者:
    高玉坤
Space Station Zero Propellant Maneuver Path Planning Considering SGCMG Saturation and Singularity
考虑SGCMG饱和度和奇异性的空间站零推进剂机动路径规划
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    The Journal of the Astronautical Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵乾;唐国金
  • 通讯作者:
    唐国金
氯化镁与甘油对HES/PVA共混材料结构与性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    塑料工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐斌;赵乾;姜黎;张熙
  • 通讯作者:
    张熙
格上可重新拆分的门限多代理者的代理重加密方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李菊雁;马春光;赵乾
  • 通讯作者:
    赵乾

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

赵乾的其他基金

非厄米高阶拓扑奇异效应与时域拓扑电路实验验证
  • 批准号:
    52273296
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    56.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非厄米高阶拓扑奇异效应与时域拓扑电路实验验证
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型电磁功能表面及其Casimir排斥力的电磁调控机理研究
  • 批准号:
    51575297
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
智能场控变换光学全介质隐身斗篷研究
  • 批准号:
    61275176
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    92.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于介电颗粒电磁谐振的可调谐各向同性超材料研究
  • 批准号:
    60978053
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
智能陶瓷基左手材料及其可调电磁性质研究
  • 批准号:
    60608016
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    8.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码