基于准一维表面等离子体激元结构的新型透明元器件

透明电子设备可以在现实世界中拥有许多有价值的应用。除其他外，它们还可以创建新的光学设备、智能装备或可穿戴设备、隐形太阳能电池板和集成通信系统。

西安电子科技大学、东南大学和武汉理工大学的研究人员最近开发出了基于准一维表面等离子体激元(准一维SPP)结构的新型、极具前景的透明元器件。《自然电子》杂志上发表的一篇论文介绍了这些设备，可用于开发光学和射频透明无线通信系统以及其他有前途的技术。

“透明和不可见的电子设备是科学家和工程师们热情追求的一个令人着迷的目标，”进行这项研究的研究人员之一吴卞教授告诉TechXplore。“目前，透明电子产品通常依赖于光学导电材料的固有特性，这些材料不具有射频透明性并且工作效率较低。SSP可用于集中、引导和增强能量。然而，SPP在光学器件开发中的使用射频透明度仍然是空白。”

吴教授和他的同事最近工作的主要目标是制造在光学(即视觉)和射频水平上都是透明的新元设备(即基于超材料的设备)。他们制造的器件基于使用q细金属线的准一维SSP(即在电介质和金属之间的界面传播的高度受限的电磁表面波)，这与他们之前工作中的传统SPP器件有很大不同。。

“我们利用准一维SPP结构来实现光学和射频透明电子器件，无论导体材料是否透明，更不用说制备昂贵的透明导体材料，”吴教授解释道。“我们的准一维SPP结构由细金属线制成的亚波长晶胞组成，可以提供受限的SPP波，同时提供超过90%的光学和射频透射率。”

研究人员用来创建元设备的方法有几个优点。值得注意的是，它可以生产具有良好拓扑稳健性的任意形状的波导，以及可以将SPP波转换为所谓的空间波(即可以在空间中传播的无线电波，例如通过天线或其他设备传输的无线电波)的转换器。。

“我们首次实现了基于准一维SPP结构的光学和射频透明元器件，”吴教授说。“我们使用该方法创建了具有拓扑鲁棒性的‘SPP’形波导以及将SPP波转换为空间波的转换器，并且还使用准一维SPP元器件创建了用于图像传输的无线通信方案。我们的技术突破了透明电磁器件的光学和射频透过率极限。"

为了展示透明元设备的潜力，吴教授和他的同事使用它们创建了一种无线通信方案。然后，他们成功地使用这一方案将图像从一个基于准一维SPP的元设备传输到另一个。

未来，他们的工作可能有助于开发用于5G甚至6G通信的新型光传输和射频隐形无线传输系统。此外，它还有助于满足物联网(IoT)应用、智能家居系统、联网车辆和其他依赖良好无线通信的系统的需求。

“在下一步的研究中，我们计划开发该技术的系统应用，包括基于准一维SPP结构的各种透明天线和透明微波器件，并将其与我们生活中的物体结合起来，开创一个难以察觉的互联时代”吴教授补充道。

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