近期，中国科学院上海光学精密机械研究所红外光学材料研究中心董红星研究员和张龙研究员团队在基于超构表面的透明微波吸收器研究方面取得进展。该工作采用ITO和蒸馏水材料构造超构表面，同时实现了超宽带、可调谐的微波吸收以及大于60%的光学透过率，可用作多波段兼容的未来智能隐身光窗。相关研究成果以“Ultra-Broadband, Tunable, and Transparent Microwave Meta-Absorber Using ITO and Water Substrate”为题发表于Advanced Optical Materials期刊。
超构表面是一种由人工原子周期排列而成的阵列结构，能够在亚波长尺度下实现对电磁波的灵活调控，引起了一场对近代光学的全面革新。其中，基于超构表面的微波吸收器因其在电磁屏蔽、雷达隐身和卫星通信等领域的巨大潜在应用价值而受到了科学界的广泛关注。然而，目前传统超构表面吸收器普遍存在带宽窄、不可调以及光学不透明的缺点，不能满足未来隐身光窗多波段兼容、智能化和集成化的需求。
针对上述问题，研究团队利用光学透明的ITO材料设计超构表面，并结合蒸馏水作为结构基底，理论提出并实验验证了一种水基主动可调的透明微波吸收器，成功在12.49 – 98.21 GHz的超宽带频率范围内实现了90%以上的电磁波吸收，同时在光学波段的透过率超过60%。此外，利用蒸馏水在室温下的液体流动性，通过控制水层高度实现了对超构表面微波吸收性能的主动调控，该调控方法无需施加外部激励，更有利于满足生态兼容性和可持续发展的要求。该项研究成果解决了目前隐身光窗带宽窄、不可调以及光学不透明的问题，为未来超宽带、可调谐、多波段兼容的电磁屏蔽光窗的设计和发展提供了重要的理论和实验基础。
图1 所提出的超构表面微波吸收器结构示意图
图2 (a) 实验制备的样品及光学透过率；(b) 微波实验测试装置；(c) 当底部介质层为空气时，实验和仿真得到的吸收谱；(d) 当底部介质层为蒸馏水时，实验和仿真得到的吸收谱。
该工作得到国家自然科学基金等项目的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202202873
