可编程非互易超表面棱镜

光学棱镜由玻璃制成，通过将入射白光分解为其组成颜色并将其折射到不同方向，从而将时间频率映射为空间频率。传统棱镜受其体积庞大笨重的结构所累，且其材料参数受洛伦兹互易定理制约。考虑到棱镜在波工程中的各种应用及其在不可见频谱与天线应用中日益增长的需求，亟需能够以可重构方式提供棱镜功能且具有非互易/互易响应的紧凑装置。在此，我们提出一种基于超表面的非互易棱镜，其由相位和幅度梯度、频率依赖、空间变化的辐射超级单元阵列构成。在传统光学棱镜、非互易器件与超材料中，空间分解与非互易功能是固定且不可编辑的。本文中，我们展示一种集成放大器的可编程超表面，以实现可控的非互易空间分解，其中入射多色波的各频率分量可在任意可编程的传输角度下以所需传输增益进行传输。此类多色超表面棱镜由频率依赖、空间变化的基于晶体管的移相器与放大器构成，用于波分量的空间分解。有趣的特性包括具有可编程折射角、功率放大以及定向且多样辐射波束的三维棱镜功能。此外，该超表面棱镜可通过现场可编程门阵列（FPGA）进行数字控制，使该超表面成为雷达、全息应用与无线电信系统的合适解决方案。