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图（A）自偏置六角铁氧体材料及电磁性能，（B）基于六角铁氧体材料的Mie谐振结构相位调制原理，（C）基于Mie谐振结构的数字编码超表面单元设计方法，（D）基于有序排列超表面单元构建的非互易超表面器件及非互易全息成像功能
在国家自然科学基金项目（批准号：51972044、52021001、52102357）等资助下，电子科技大学邓龙江院士、毕磊教授与合作者在非互易超表面研究方面取得进展。相关研究成果以“双向相位调制的自偏置磁性非互易超表面（A self-biased nonreciprocal magnetic metasurface for bi-directional phase modulation）”为题，于2023年3月16日发表在《自然·电子学》（Nature Electronics）杂志上，论文链接：http://www.nature.com/articles/s41928-023-00936-w。
电磁波传播通常遵循洛伦兹互易原理，即沿同一路径正向和反向传播时电磁特性相同。非互易器件能够打破互易性，使双向传播的电磁特性不同，是支撑电磁信息传输的基本元器件之一。但是，传统非互易器件只能实现强度（隔离）和传播方向（环行）的不同，限制了非互易器件的应用领域。非互易超表面可以实现相位、偏振等任意电磁参数的非互易传播，对电磁波传输提供新的调控能力，支撑非互易天线罩、全双工通信等技术发展，显著提升电磁信息的信噪比和传输带宽。然而，这样的超表面结构通常需要施加外部电场或磁场偏置，或依赖于非线性效应，难以应用于实际场景。
在前期研究基础上，该研究团队创新性地将具有强磁晶各向异性的六角铁氧体材料制备成亚波长谐振结构，解决了磁性非互易超表面需外加磁场偏置的难题；进一步，基于磁圆双折射原理，构建了磁性Mie谐振结构单元，实现了对双向电磁波相位在0~2范围的独立调控，解决了磁性非互易超表面相位难调控的问题；最后，该研究团队基于数字编码超表面设计方法，设计并实验研制了正反向具有不同相位梯度、无磁场偏置、无源、线性的非互易超表面器件，实现了非互易单向透过、非互易光束偏转、非互易聚焦、非互易全息成像等新功能（图）。
该研究将自偏置磁性材料与超表面相结合，突破了传统非互易器件的原理、结构和技术局限，为电磁信息传输提供了新自由度和新范式，有望应用于下一代5G/6G通信、天线罩、雷达等领域。