电磁超构表面的设计与应用_王光明，蔡通，梁建刚，许河秀著_9787118119718

　　《电磁超构表面的设计与应用》是空军工程大学新材料天线和射频技术课题组多年从事超构材料和超构表面研究工作的凝练和总结，以超构材料研究为基础，将思想与超构材料相结合，探索了独具特色的复合左右手传输线设计新思路、新方法，并将其应用于改善微波器件和微带天线性能。以超构表面研究为核心，紧跟国际发展前沿，创新研究思路，搭建实验平台，注重实践应用，探索了其在高增益透镜天线、极化波束分离器、低RCS器件以及可调F-P谐振天线等领域的系列应用加速了超构材料和超构表面在微波工程中的应用步伐。
　　《电磁超构表面的设计与应用》可作为从事超构材料研究的科技工作者、研究生及高年级本科生的参考书。

　　追求真理和知识是人的最高和永恒的目标。
　　——爱因斯坦
　　人类总是在不断地认识世界和改变世界，而认识和改变的过程是循环往复、交替上升的，进而实现科学的发展。科学家们对于超构材料以及超构表面的研究和发展过程也遵循这一规律。
　　超构材料是指自然界本身并不存在，人们依据电磁理论设计出来的具有某种电响应或磁响应的“特异”人造材料。超构材料的发展可以划分为三个阶段。
　　超构材料的兴起与第一次研究热潮：20世纪90年代，J.B.Pendry等人利用周期金属线和开口谐振环分别实现了负介电常数和负磁导率，打开了超构材料的设计大门；随后，D.R.Smith团队制作出第一块超构材料样品，并通过棱镜实验首次观察到了负折射现象，从此超构材料逐步成为国际电磁学界引入瞩目的前沿领域；随着等效媒质理论和变换光学理论的提出，“完美透镜”和“隐身斗篷”的设计与实验，使人们对超构材料的认识上升到前所未有的高度，并极大地激发了人们对超构材料的研究探索热情，超构材料也迎来了第一次研究热潮，这一时期对超构材料的研究更多地体现在其前沿科学价值。
　　超构材料的平稳发展与推广应用：随着超构材料基本研究理论的建立与完善，科学家们开始不断拓展其研究范畴，单负媒质、渐变折射率和零折射率媒质、手征媒质、可调控超构材料、量子超构材料、人工表面等离子激元等新领域开始步入超构材料的广阔舞台，工作频段也由最初的微波段拓展至直流、声波段、太赫兹、红外及可见光波段。同时，超构材料开始逐步成熟并走向应用，如基于左右手混合传输线的小型化器件在微波集成电路中的应用、渐变折射率媒质在新型透镜中的应用等。然而，这一时期的超构材料结构复杂，损耗较大，极大地限制了其推广应用步伐，也一度引起了科学家们对超构材料发展前景的担忧。
　　超构表面推动了第二次研究热潮的来临：2011年后，随着哈佛大学于南方（Nanfang Yu）等人提出广义折射／反射定律，超构表面开始进入科学家的视野，其在电磁调控领域的独特优势和自由度，极大地提高了人们的设计热情，也推动了超构媒质的第二次研究热潮。目前，超构表面已发展成为固体物理学、材料学、力学、应用电磁学和光子学等多个交叉学科的研究热点和前沿。与三维超构材料相比，超构表面除了对单元结构的设计外，更重要的是引入了“宏观序”概念，这从根本上增加了设计的自由度。同时，超构表面的损耗更小，设计更加简单，因此新型物理机制和现象被不断挖掘，如广义Snell定律、传输波向表面波的转化、全息表面、聚焦透镜、光子自旋霍尔效应等。目前，这一领域正在蓬勃向前发展，并不断迸发出新的活力。
　　空军工程大学新材料天线和射频技术课题组是国内最早研究超构材料和超构表面的单位之一。在超构材料研究方面，课题组在复合左右手传输线研究领域积累了丰富经验，形成了独具特色的设计新思路、新方法，作者在本书的第2和第3章总结了复合左右手传输线在改善微波器件性能以及高性能微带天线方面的应用，这部分工作是超构表面研究的基础。对于超构表面研究，该课题组紧跟国际前沿，创新研究思路，搭建实验平台，注重实践应用，在基于超构表面的高增益透镜天线、极化波束分离器、低RCS器件以及可调F-P谐振天线等领域取得了一系列研究成果，这在本书的第4-7章做了重点阐述，该部分内容是本书的核心部分。
　　本书内容翔实，层次清晰，紧跟超构表面研究发展前沿，希望能为广大从事超构表面研究的科技工作者蓄能助力，也可帮助物理学、光学和电磁学专业的研究生及本科生快速了解超构表面，拓宽视野。特此作序推荐。

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