基于超表面的光子时间晶体实现

光子时间晶体是一种电磁特性在空间上均匀、但在时间上周期性变化的人工材料。由于需要在体块样品中实现材料特性的均匀调制，此类材料的合成及其物理效应的实验观测仍极具挑战。在本工作中，我们将光子时间晶体的概念拓展至二维人工结构——超表面。我们证明，时变超表面尽管拓扑更简单，不仅保留了体块光子时间晶体的关键物理特性，而且承载了表面波与自由空间电磁波共有的动量带隙。基于一个微波超表面设计，我们在实验上证实了动量带隙内的指数式波放大，以及通过外部（自由空间）激励探测带隙物理的可能性。所提出的超表面可作为实现新兴光子时空晶体的直接材料平台，也可作为未来无线通信中表面波信号放大的实用系统。