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异向介质是由亚波长单元结构周期性排列而成的人工结构，由于其独特的电、磁、光学性能，对电磁波有着非同寻常的调控能力，引起了广泛的研究兴趣。超构表面，可以视为异向介质的二维形式，由于采用平面工艺进行制备，更加容易实现。高能粒子电磁辐射调控技术在分子成像、电子激光源、粒子探测等方面具有广泛的应用，基于异向介质的高能粒子电磁辐射调控新技术，是高能物理、材料科学和电磁科学相互交融的重要研究前沿，对于相关学科的融合发展具有重要的意义。
本文针对单一圆极化波调制和高能粒子电磁辐射调制难以直接实验验证的难题，开展了手性异向介质在圆二色性、非对称传输、可重构性能以及史密斯-珀塞尔辐射(Smith-Purcell radiation)控制的前沿探索性研究，为推进该领域新型异向介质和器件的实用化提供关键技术支撑。
本文所取得的创新性成果归纳如下：
1.基于Jones矩阵对称性的分析和Pancharatnam-Berryphase(PB-phase)设计原理，提出了一种圆二色性反常反射超构表面的设计方法，并进行了实验验证。进一步设计了针对特定圆极化波全透射而对其他圆极化波全反射的手性单元结构，利用PB-phase原理设计提出了全空间电磁波调控的非对称传输器件的设计方法，并进行了实验验证。
2.提出并实验验证了基于形变技术的可重构异向介质的设计方法。利用古老的Origami折纸形变技术，设计了一种基于Miura-ori结构的可重构异向介质，实现双频点的圆二色性。并进一步利用Kirigami剪纸形变技术，设计实现了一系列可重构异向介质，包括单频点、双频点以及宽频带圆二色性的可重构异向介质。
3.提出了基于超构表面的史密斯-珀塞尔辐射全方位调控方法。设计了一种双各向异性超构表面，实现对史密斯-珀塞尔辐射的极化调控。在此基础上，提出了一种相位梯度渐变手性超构表面，对史密斯-珀塞尔辐射进行空间调制。此外，提出了一种产生轨道角动量的方法，设计了一种螺旋超构光栅，实验验证了这种结构可以对史密斯-珀塞尔辐射的轨道角动量进行有效调制。
本文针对单一圆极化波调制和高能粒子电磁辐射调制难以直接实验验证的难题，开展了手性异向介质在圆二色性、非对称传输、可重构性能以及史密斯-珀塞尔辐射(Smith-Purcell radiation)控制的前沿探索性研究，为推进该领域新型异向介质和器件的实用化提供关键技术支撑。
本文所取得的创新性成果归纳如下：
1.基于Jones矩阵对称性的分析和Pancharatnam-Berryphase(PB-phase)设计原理，提出了一种圆二色性反常反射超构表面的设计方法，并进行了实验验证。进一步设计了针对特定圆极化波全透射而对其他圆极化波全反射的手性单元结构，利用PB-phase原理设计提出了全空间电磁波调控的非对称传输器件的设计方法，并进行了实验验证。
2.提出并实验验证了基于形变技术的可重构异向介质的设计方法。利用古老的Origami折纸形变技术，设计了一种基于Miura-ori结构的可重构异向介质，实现双频点的圆二色性。并进一步利用Kirigami剪纸形变技术，设计实现了一系列可重构异向介质，包括单频点、双频点以及宽频带圆二色性的可重构异向介质。
3.提出了基于超构表面的史密斯-珀塞尔辐射全方位调控方法。设计了一种双各向异性超构表面，实现对史密斯-珀塞尔辐射的极化调控。在此基础上，提出了一种相位梯度渐变手性超构表面，对史密斯-珀塞尔辐射进行空间调制。此外，提出了一种产生轨道角动量的方法，设计了一种螺旋超构光栅，实验验证了这种结构可以对史密斯-珀塞尔辐射的轨道角动量进行有效调制。