文献综述
[摘要] 电磁超表面近些年引起科研人员与工程技术人员的广泛研究兴趣，平面电磁超表面的设计也因此得到了广泛的研究与发展。通过超表面可实现负折射、负反射、极化旋转、汇聚成像、复杂波束、传播波向表面波转化等新颖物理效应。其中，随着实际工程的需求，可自由共形的电磁超表面具有广泛的应用前景。
关键词：超表面 可自由共形 时域分析
[Abstract] In recent years, electromagnetic Supersurface has attracted extensive research interests of researchers and engineers. Therefore, the design of planar electromagnetic Supersurface has been widely studied and developed. New physical effects such as negative refraction, negative reflection, polarization rotation, convergent imaging, complex beams and transformation of propagation wave to surface wave can be realized by super-surface. Among them, with the demand of practical engineering, the free conformal electromagnetic Supersurface has a wide application prospect.
Keywords: Metasurface Free conformal Time domain analysis
0引言
近些年来，电磁超表面以其丰富的物理特性和广泛的工程应用而引起了科研人员与工程技术人员的研究兴趣。电磁超表面，简单来说就是一种厚度小于波长的人工层状材料。它是由超材料构成的，超材料是一类特殊的人造材料，他有区别于自然材料的新的物理特性。而这一特性取决于材料单元的结构组成而不是所用材料的种类[1]。超表面就是薄的超材料层，是超材料结构单元的二维平面阵列[2]。而随着科学技术的进展，实际的工程往往有新的需求，其中，可自由共形的电磁超表面就有着十分广阔的发展前景。所谓可自由共形的电磁超表面就是通过恢复波阵面来隐藏物体，使之就像是从平面反射回来的一样[3]。就是说由于这一层超表面，使得这一弯曲表面的物体反射的电磁波，测试到的却是跟平面反射的一样。超表面的建模成功需要依靠一组边界条件，能够实现人工边界条件的精确和计算效率高的算法是设计自由形状光子器件的迫切需要。 为了解决这一难题，可以采用改进的有限差分时域方法，其精确计算了共形超曲面上的电磁场[4]。
1超表面的发展
超表面其实就是对电磁界面的研究。早在1902年，就发现了Wood异常，其就是光波在亚波长金属光栅表面通过界面效应转化为表面等离子体（SPP）。同年，发现金属薄膜可以看作一种边界条件，在薄膜两侧E的切向分量连续，但H的切向分量不再连续。
而后，真正意义上的超表面于1999年美国加州大学Sievenpiper教授提出，即二维表面电磁带隙结构。他们通过调整蘑菇状结构的几何参数来任意调整单元结构的色散曲线，从而在原理截止频率时支持TM模式的表面波，而在靠近截止频率时表现出理想磁导体的性质。
