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　　《電磁超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用》是空軍工程大學(xué)新材料天線和射頻技術(shù)課題組多年從事超構(gòu)材料和超構(gòu)表面研究工作的凝練和總結(jié)，以超構(gòu)材料研究為基礎(chǔ)，將思想與超構(gòu)材料相結(jié)合，探索了獨(dú)具特色的復(fù)合左右手傳輸線設(shè)計(jì)新思路、新方法，并將其應(yīng)用于改善微波器件和微帶天線性能。以超構(gòu)表面研究為核心，緊跟國際發(fā)展前沿，創(chuàng)新研究思路，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，注重實(shí)踐應(yīng)用，探索了其在高增益透鏡天線、極化波束分離器、低RCS器件以及可調(diào)F-P諧振天線等領(lǐng)域的系列應(yīng)用加速了超構(gòu)材料和超構(gòu)表面在微波工程中的應(yīng)用步伐。
　　《電磁超構(gòu)表面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用》可作為從事超構(gòu)材料研究的科技工作者、研究生及高年級本科生的參考書。

　　追求真理和知識(shí)是人的最高和永恒的目標(biāo)。
　　——愛因斯坦
　　人類總是在不斷地認(rèn)識(shí)世界和改變世界，而認(rèn)識(shí)和改變的過程是循環(huán)往復(fù)、交替上升的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展�？茖W(xué)家們對于超構(gòu)材料以及超構(gòu)表面的研究和發(fā)展過程也遵循這一規(guī)律。
　　超構(gòu)材料是指自然界本身并不存在，人們依據(jù)電磁理論設(shè)計(jì)出來的具有某種電響應(yīng)或磁響應(yīng)的“特異”人造材料。超構(gòu)材料的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段。
　　超構(gòu)材料的興起與第一次研究熱潮：20世紀(jì)90年代，J.B.Pendry等人利用周期金屬線和開口諧振環(huán)分別實(shí)現(xiàn)了負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，打開了超構(gòu)材料的設(shè)計(jì)大門；隨后，D.R.Smith團(tuán)隊(duì)制作出第一塊超構(gòu)材料樣品，并通過棱鏡實(shí)驗(yàn)首次觀察到了負(fù)折射現(xiàn)象，從此超構(gòu)材料逐步成為國際電磁學(xué)界引入矚目的前沿領(lǐng)域；隨著等效媒質(zhì)理論和變換光學(xué)理論的提出，“完美透鏡”和“隱身斗篷”的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，使人們對超構(gòu)材料的認(rèn)識(shí)上升到前所未有的高度，并極大地激發(fā)了人們對超構(gòu)材料的研究探索熱情，超構(gòu)材料也迎來了第一次研究熱潮，這一時(shí)期對超構(gòu)材料的研究更多地體現(xiàn)在其前沿科學(xué)價(jià)值。
　　超構(gòu)材料的平穩(wěn)發(fā)展與推廣應(yīng)用：隨著超構(gòu)材料基本研究理論的建立與完善，科學(xué)家們開始不斷拓展其研究范疇，單負(fù)媒質(zhì)、漸變折射率和零折射率媒質(zhì)、手征媒質(zhì)、可調(diào)控超構(gòu)材料、量子超構(gòu)材料、人工表面等離子激元等新領(lǐng)域開始步入超構(gòu)材料的廣闊舞臺(tái)，工作頻段也由最初的微波段拓展至直流、聲波段、太赫茲、紅外及可見光波段。同時(shí)，超構(gòu)材料開始逐步成熟并走向應(yīng)用，如基于左右手混合傳輸線的小型化器件在微波集成電路中的應(yīng)用、漸變折射率媒質(zhì)在新型透鏡中的應(yīng)用等。然而，這一時(shí)期的超構(gòu)材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損耗較大，極大地限制了其推廣應(yīng)用步伐，也一度引起了科學(xué)家們對超構(gòu)材料發(fā)展前景的擔(dān)憂。
　　超構(gòu)表面推動(dòng)了第二次研究熱潮的來臨：2011年后，隨著哈佛大學(xué)于南方（Nanfang Yu）等人提出廣義折射／反射定律，超構(gòu)表面開始進(jìn)入科學(xué)家的視野，其在電磁調(diào)控領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢和自由度，極大地提高了人們的設(shè)計(jì)熱情，也推動(dòng)了超構(gòu)媒質(zhì)的第二次研究熱潮。目前，超構(gòu)表面已發(fā)展成為固體物理學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、應(yīng)用電磁學(xué)和光子學(xué)等多個(gè)交叉學(xué)科的研究熱點(diǎn)和前沿。與三維超構(gòu)材料相比，超構(gòu)表面除了對單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)外，更重要的是引入了“宏觀序”概念，這從根本上增加了設(shè)計(jì)的自由度。同時(shí)，超構(gòu)表面的損耗更小，設(shè)計(jì)更加簡單，因此新型物理機(jī)制和現(xiàn)象被不斷挖掘，如廣義Snell定律、傳輸波向表面波的轉(zhuǎn)化、全息表面、聚焦透鏡、光子自旋霍爾效應(yīng)等。目前，這一領(lǐng)域正在蓬勃向前發(fā)展，并不斷迸發(fā)出新的活力。
　　空軍工程大學(xué)新材料天線和射頻技術(shù)課題組是國內(nèi)最早研究超構(gòu)材料和超構(gòu)表面的單位之一。在超構(gòu)材料研究方面，課題組在復(fù)合左右手傳輸線研究領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，形成了獨(dú)具特色的設(shè)計(jì)新思路、新方法，作者在本書的第2和第3章總結(jié)了復(fù)合左右手傳輸線在改善微波器件性能以及高性能微帶天線方面的應(yīng)用，這部分工作是超構(gòu)表面研究的基礎(chǔ)。對于超構(gòu)表面研究，該課題組緊跟國際前沿，創(chuàng)新研究思路，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，注重實(shí)踐應(yīng)用，在基于超構(gòu)表面的高增益透鏡天線、極化波束分離器、低RCS器件以及可調(diào)F-P諧振天線等領(lǐng)域取得了一系列研究成果，這在本書的第4-7章做了重點(diǎn)闡述，該部分內(nèi)容是本書的核心部分。
　　本書內(nèi)容翔實(shí)，層次清晰，緊跟超構(gòu)表面研究發(fā)展前沿，希望能為廣大從事超構(gòu)表面研究的科技工作者蓄能助力，也可幫助物理學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)專業(yè)的研究生及本科生快速了解超構(gòu)表面，拓寬視野。特此作序推薦。

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