En raison de leurs excellentes performances dans la manipulation des ondes électromagnétiques (EM) librement et de manière flexible, Les métasurfaces ont été largement étudiées depuis le début du 21e siècle. Cependant, avec le développement rapide des technologies de l'information numérique, les métasurfaces analogiques traditionnelles avec contrôle de phase continu deviennent difficiles à contrôler l'information numérique. En 2014, un codage numérique et des métasurfaces programmables ont été proposés, qui permettent de manipuler les ondes EM sous l'aspect numérique, construire un pont entre la science de l'information et la métasurface physique. Récemment, certains chercheurs ont proposé une nouvelle métasurface de codage numérique à 1 bit de type transmission à large bande et analysé ses manipulations sur les fonctionnalités de rayonnement de champ lointain EM.

L'article connexe intitulé "Métasurface de codage à 1 bit de type transmission à large bande pour la formation et le balayage de faisceaux, " a été publié dans Science Chine Physique, Mécanique &Astronomie , dans laquelle RuiYuan Wu et le professeur TieJun Cui de l'Université du Sud-Est sont le premier auteur et l'auteur correspondant, respectivement.

Pendant longtemps, l'amélioration de la bande passante de travail était un défi des métasurfaces. Généralement, la conception à large bande des métasurfaces de type réflexion est plus facile à mettre en œuvre car seule la réponse en phase doit être considérée, et l'amplitude de réflexion reste supérieure à 95% en raison de la présence de masse métallique. En revanche, dans la conception de métasurfaces de type transmission, non seulement la réponse de phase doit satisfaire aux exigences des schémas de codage numérique, mais aussi une amplitude de transmission élevée est exigée. La réalisation des deux conditions repose sur une forte résonance de la particule numérique, ce qui est très difficile à maintenir dans une large bande.

Pour surmonter cette difficulté, les auteurs ont adopté une structure de type transmission multicouche, comme le montre la figure 1(a), pour mettre en œuvre les particules numériques. La structure est composée de quatre plaques carrées métalliques identiques (voir Figure 1(b)), une couche de fente métallique en forme de croix (voir la figure 1(c)), et des substrats diélectriques. En ajustant les tailles des patchs carrés, les réponses de phase des ondes EM transmises seraient modifiées en conséquence.

Après optimisations entre la transmittance plus élevée et la différence de phase suffisante du codage à 1 bit, deux particules numériques de géométries différentes ont été conçues pour représenter les états numériques « 0 » et « 1 ». Comme le montrent les figures 1(d) et 1(e), la différence de phase entre les deux particules a été maintenue à près de 180° pour assurer l'effet de codage 1 bit dans la gamme large bande de 8,1 à 12,5 GHz avec une transmittance élevée, correspondant à une bande passante relative supérieure à 40 %.

Sur la base des caractéristiques à large bande des particules numériques, une conception de métasurface de codage numérique a d'abord été construite pour obtenir une formation de faisceau haute direction dans la large bande, dans lequel les niveaux des lobes secondaires étaient inférieurs à 10 dB, comme le montrent les figures 2(a) et 2(b). Par ailleurs, les particules numériques sur la métasurface ont été codées comme la séquence de '010101...' pour rayonner deux faisceaux symétriques, où les angles de déviation pourraient balayer en continu dans une plage unidimensionnelle avec le changement de fréquence de travail. L'angle de balayage est supérieur à 20°, comme le montrent les figures 2(c) et 2(d). La conception proposée brise la limite de bande passante actuelle dans les métasurfaces de codage de type transmission, indiquant de larges potentiels d'application dans les systèmes de communication radar et sans fil.