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近日，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学集成电路与电子学院司黎明教授课题组在时空编码涡旋波超表面智能电磁控制方面取得重要进展。课题组提出一种时空编码涡旋波超表面理论与技术，能够有效实现涡旋波轨道角动量（OAM）模式复用及功率分配的动态智能电磁控制，如图1所示。相关成果以“Dynamic Generation of Multiplexed Vortex Beams by a Space-Time-Coding Metasurface”为题发表在国际知名期刊《Photonics Research》（中科院1区Top期刊）上。

图1 复用涡旋波智能电磁控制系统示意图

可编程超表面通常只能实现对相位等单一电磁参量的离散控制，而如何动态生成具有任意定制模式组成和功率分配的复用涡旋波仍未得到有效解决。为此，课题组提出了一种智能电磁控制理论与技术，能够在不改变物理结构或输入激励的情况下，动态调节生成的复用涡旋波束的轨道角动量（OAM）模式组成和功率分配。时空编码涡旋波超表面原型样机在微波频段得到实验验证，如图2所示。实验结果表明，由该超表面生成的OAM模式（+1/+2/+3模式）的涡旋波束，其模式纯度均高于93%。同时，该超表面成功实现了定制功率比为1:1:1的(+1, +2, +3)模式、功率比为1:2:3的(+1, +2, +3)模式，以及功率比为1:2:2:1的(-2, -1, +1, +2)模式复用涡旋波束，验证了超表面在生成复用涡旋波束方面的优异性能，如图3-5所示。该方法可有效推广至太赫兹、红外和光学频段，并在多模态复用通信、雷达和传感系统中展现出较大的应用潜力，有望推动相关领域的技术创新和发展。

图2 微波频段复用涡旋波超表面原型样机

图3 复用涡旋波生成时空编码序列

图4 涡旋波束实验结果图

图5 复用涡旋波束模式纯度理论与实验结果对比图

论文第一完成单位为足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学，第一作者为博士研究生汤鹏程，通讯作者为司黎明教授。合作者为上海交通大学朱卫仁长聘副教授、贺冲副教授等。此项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、足球365比分_365体育投注-直播*官网市自然科学基金-海淀原始创新联合基金、毫米波国家重点实验室开放课题、航天九院科技重点实验室开放基金、足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学基础研究基金中白国际合作项目等支持。

文章信息：Pengcheng Tang, Liming Si*, Qianqian Yuan, Jie Tian, Jiaxuan Deng, Tianyu Ma, Xiue Bao, Chong He, Weiren Zhu, “Dynamic generation of multiplexed vortex beams by a space-time-coding metasurface,” Photonics Research, Vol. 13, No 1, pp: 225-234, 2025.

论文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.543744

附作者简介：

第一作者，汤鹏程，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学集成电路与电子学院在读博士研究生，导师为司黎明教授。主要研究方向为智能超表面、智能电磁控制、太赫兹技术与应用。在Photonics Research, Optics Express, Optics & Laser Technology 等期刊和国际会议发表学术论文10篇。曾获2023和2024学年足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学一等奖学金。

通讯作者，司黎明，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学教授、博士生导师，集成电路与电子学院副院长，睿信书院轮值副院长，IEEE高级会员、中国电子学会高级会员、中国通信学会高级会员。长期从事电磁场与微波技术的教学和研究工作，涉及天线理论与技术、智能电磁控制、太赫兹技术与应用。主持和参与国家自然科学基金、足球365比分_365体育投注-直播*官网市自然科学基金、973、863、173、民用航天等科研项目30余项。在国内外刊物和国际学术会议上发表学术论文160余篇，受邀作大会报告十余次，授权国家发明专利十余项。担任多个国际SCI学术期刊编委和专刊客座编辑。现任中国计量测试学会电子计量专业委员会副主任委员、全国人工智能计量协同创新生态伙伴联盟理事会理事、智能超表面技术联盟理事、中国材料学会超材料分会理事、并担任国家自然科学基金通信评议人、教育部学科评议组成员、足球365比分_365体育投注-直播*官网市科委科技专家，以及多个期刊审稿专家。荣获足球365比分_365体育投注-直播*官网高校优质本科教材课件、足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学教学名师、“我爱我师”最受学生喜爱的教师、伍捍东魏茂华微波信息优秀教师奖、迪文优秀教师奖、教书育人类表彰等。