三维全极化相位幅度保持的超表面隐身衣

  • 博士生组 票数:734
  • 姓       名:杨怡豪
  • 导       师:陈红胜
  • 成果类别:论文著作类
  • 院系(学园):信息与电子工程学院
团队介绍

        杨怡豪是浙大信息与电子工程12级博士生,研究方向为电磁隐身。博士期间先后访问丹麦科技大学和美国艾姆斯国家实验室,多次获国家奖学金、优秀生、三好学生,合作发表SCI论文11篇(其中一作SCI论文6篇)。

陈红胜(导师)为教育部长江特聘教授及国家杰出青年基金获得者。入选中组部首批青年拔尖人才、教育部新世纪人才,曾获全国百篇优秀博士学位论文奖、教育部霍英东青年教师奖、国家自然科学基金优秀青年基金。现任浙江大学电子工程系系主任。

Costas M. Soukoulis(导师)是美国爱荷华州立大学杰出教授,艾姆斯实验室高级科学家。他是APS、OSA和AAAS Fellow。

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科研心得

我2012年进入浙江大学信电学院攻读硕士研究生,导师是长江学者陈红胜教授,研究方向为电磁隐身。随着深度了解隐身之后,我对其表现出极大的兴趣,为此,我选择了硕转博成为了一名博士生。事实证明我的选择是正确的。我的导师给了我宽松自由的研究环境,并且给予我细致全面的科研指导,在这种环境中,我能够遨游在电磁波的海洋,感受到科研的乐趣。我的导师具备着国际视野,他极力鼓励我们出国交流并给我们提供一些出国交流的机会。在博士期间,我首先访问了丹麦科技大学Department of Photonics的N.Asger Mortenson教授研究组,为期半年;随后又访问了美国爱荷华州立大学和艾姆斯国家实验室的国际著名电磁学家Costas M.Soukoulis教授研究组,为期半年,该三维全极化隐身衣的工作就是与Soukoulis教授共同开展的。

五年的科研生活,让我对科研有了一些自己的心得体会。首先科研最好的导师是兴趣。当我接触到电磁隐身时很快就被其吸引住。隐身衣常常出现在各种科幻小说和电影中,带有很强的科幻色彩,把它作为我的研究课题,激发了我年少时的科学梦。很快我就深入到电磁隐身领域里,对各种巧妙隐身方法感叹不已,并越发着迷。我的导师陈红胜教授致力于电磁隐身领域多年,对其有着独到的见解,他的很多观点也影响了我,让我开始思考电磁隐身领域的一些关键问题。带着这些问题,我翻阅了该领域几乎所有的文献资料,并且做了大量的理论工作和仿真,加深了对电磁隐身的理性和感性的认识,逐步地形成了自己的独到见解。在这基础上,我逐步提出了一系列隐身衣的设计方法,包括各种各样的隐身衣,比如全向隐身衣、地毯式隐身衣、表面波隐身衣以及针对其他物理波的隐身衣等等。其次科研是从点到面的过程。对于我来说,科研的点是隐身材料,而面是更广泛的电磁材料领域。为了实现隐身衣,我开始学习设计不同的电磁材料来满足隐身衣的参数,由于隐身衣的参数比较复杂,需要比较高深的电磁材料设计理论,所以我就开始研究超材料和超表面。然后我发现超材料和超表面除了可以做隐身衣,还有很多其它有意思的应用,并开始对电磁材料本身做了一些研究。研究的领域很自然地就从电磁隐身领域拓展到了电磁材料领域。但是需要说明的是,我对隐身衣已经有了深入的研究后才把领域拓展到电磁材料领域。整个研究过程就像是先打了一口井,然后再把井拓宽开来。这样的科研就既有深度也有宽度了。

成果简介

隐身衣,让你瞬间消失!


一般来说,光有三个基本的特性:幅度、相位和极化。当电磁波遇到物体时,会产生散射,使得透射电磁波的极化、相位、幅度都将发生改变。如果给物体“穿上”隐身器件,散射将被抑制,电磁波的极化、相位、幅度信息将得以恢复。而要同时恢复电磁波的极化、相位、幅度等信息具有很大的难度。针对这一挑战,由杨怡豪博士生为主的团队设计了一种全极化的新型表面材料结构,通过调整每个单元结构的反射相位来控制反射波,由此实验实现了一种全极化、幅度和相位保持一致的、三维超薄地毯式隐身衣。实验表明该隐身衣可以很好地恢复任意极化电磁波的幅度相位。

该研究首次提出和实验实现了一种全极化的、幅度相位保持的、可以针对任意三维物体的超表面隐身衣,对于隐身衣的发展具有重大的意义,并且在超大物体(比如汽车、飞机、坦克、建筑物等)的隐身和幻景上有很广的潜在应用前景。

成果照片