10、材料互联网交互软件设计

材料互联网交互软件设计

1. 超表面功能概述

超表面能够支持多种波前操纵类型，具体如下：
| 功能类型 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 吸收（absorption） | 对特定方向和频率的波进行吸收 |
| 偏振（polarize） | 改变波的偏振状态 |
| 分裂（split） | 将波分裂成多个部分 |
| 散射（scatter） | 使波向不同方向散射 |
| 聚焦（focus） | 将波聚焦到特定点 |
| 准直（collimate） | 使波成为平行光束 |
| 镜面反射（specular reflection） | 遵循镜面反射定律的反射 |
| 转向（steering，异常反射） | 实现非镜面反射的波转向 |
| 任意功能（arbitrary） | 对上述功能应用频率滤波器，如仅在特定频率吸收 |

所有超表面功能都严重依赖于操作频率、偏振以及角度。

2. 超表面配置的形式化定义

2.1 配置表示

超表面配置是超表面上所有开关元件特定状态的集合。用数组 ( s ) 表示单个配置，其中每个元素 ( s_{ij} ) 对应元原子 ( i,j ) 内的有源元件。对于通用超表面，每个元原子在“N”、“S”、“W”、“E”位置可能有一个有源元件，因此 ( s_{ij} ) 是一个 ( 1 \times 4 ) 的子数组：
[ s_{ij} = \begin{bmatrix} s_N & s_S & s_W & s_E \end{bmatrix} ]
每个元素