高效三频相梯度超材料：基于欺骗表面等离子体激元

"基于欺骗表面等离子体激元极化子的高效三频准连续相梯度超材料" 这篇研究论文探讨了一种利用欺骗表面等离子体激元极化子（Spoof Surface Plasmon Polaritons, SSPPs）设计的高效三频准连续相梯度超材料（High-efficiency tri-band quasi-continuous phase gradient metamaterial）。超材料是一种人工构造的复合材料，其物理性质可以通过改变结构而非成分来调控，从而实现对光、声波或电磁波的奇特操控。 SSPPs 是一种特殊的表面波，它在金属和介质界面处形成，类似于自然界的表面等离子体激元，但工作在较低的频率，通常在微波和红外波段。它们具有局域性和强场增强特性，使得SSPPs在光子学、天线设计和传感器等领域有广泛应用。 该研究首次实现了高效率的极化转换传输，即通过调整传输SSPP与正交方向上的空间波之间的相位差，成功实现了高效的偏振转换。以非线性色散相位差为例，设计出了一种三频圆形到圆形（Circular-to-Circular, CTC）的极化转换材料（Polarization Conversion Material, PCM）。这种PCM单元细胞能够针对三个不同的频率进行极化转换，扩大了超材料的应用范围。 进一步，研究者利用帕纳查拉特南-贝尔相位（Pancharatnam-Berry phase）原理，构建了一个三频准连续相梯度超材料（PGM）。在PGM中，交叉极化传输相位沿x方向分布是连续的，除了在相位0°和360°附近有两段无限小的间隔。这样的相位设计使得超材料能实现平滑的相位变化，有助于提高信号处理和传输的质量。 这项研究创新性地利用SSPPs设计了三频功能的超材料，并通过精确控制相位差实现了高效的极化转换，为构建新型光通信、雷达探测、光学信息处理和电磁隐身技术提供了新的思路。这一进展对于推动未来超材料在多频谱通信、成像和传感器技术中的应用具有重要意义。