- 文献综述（或调研报告）：
电磁超材料是人工设计的一种结构，可以用来从非常规的途径控制电磁波，具体来讲，它有能力提供电磁波的相位突变、幅度调制和偏振转换，这些是天然材料所不能具备的特性，因此它在电子工程、微波、光电子、半导体材料等领域具有重大的现实意义。作为超材料的二维等价物，超表面也具有基本相同的功能，并且超表面具有超材料所不具备的一些优点。比如，超表面表现出可以忽略不记的电器厚度，因此其拥有更好的可集成性与更低的插入损耗。由于超表面其本身所具备的操纵电磁波的能力以及其较小的实际尺寸，使得超表面技术吸引了越来越多的研究人员进行研究。
在2011年，Yu等人推广了斯广义奈尔定律的反射和折射定律，即通过设计能够施加相位突变的超表面使得相位的分布不连续从而可以控制光的波阵面。广义斯奈尔定律的内容如下：当电磁波入射到一个表面进而产生反射的时候，如果该表面可以分为两部分并且这两部分的反射波之间存在一个相位差，那么这个表面就能使得反射波的传播方向产生一个角度为的转向角。相位差和转向角之间的数学关系如下：
,其中，是波束，是表面的尺寸。
这个公式将表面的反射相位差与转向角联系起来。由于超表面可以精细定制其中每一块的反射相位，即可以产生任意想要的反射相位差，所以在结合该定律之后，就可以从理论上实现对电磁波传播方向的任意控制。
从那时开始，超表面经历了飞速的发展，导致各种能够操纵微波、太赫兹波以及可见光的设备的出现。但是，基于广义斯奈尔定律的超表面仅仅在表面显示出空间梯度的不连续性，由于没有在超表面设计中引入时间的概念，所以空间超表面本质上会受到洛伦兹互易性和时间反转相对性的约束。
在2015年，Hadad等人提出了空时梯度超表面的概念，通过对表面阻抗的电子特性进行时间调制，从而获得电磁波的空时调制并且打破时间反转相对性。同年，Shaltout等人通过引入时间梯度相位不连续性提出了时变超表面，这可以打破洛伦兹互易性并且为控制电磁波带来新的自由度。这些研究结果的出现，推动了在超表面设计中引入时域的进展。
以上是在超表面技术中引入时域的发展历程，下面是数字编码可编程超表面的发展历程。
从2014年数字编码可编程超表面被最初提出至今，它已经经历了快速的发展。这些结构最初被提出来是通过设计两个反射相位差180度并且被记为0/1的不同的编码元件来实现数字化地控制电磁波，这个概念可以从1比特拓展到多比特配置。举一个例子来说明，一个2bit的编码超表面使用数字“00”、“01”、“10”、“11”来指代对应的反射相位为0度、90度、180度和270度的四个编码元件。因为在单元件和系统设计中反射相位的数字化离散大幅地减少了参数搜索空间，所以数字编码超表面极大地简化了设计和优化了过程。通过在二维平面内排布预先设计地编码序列，超表面可以简单有效地操纵电磁波。编码超表面的应用场景不仅仅局限于微波频段，在进一步研究后，是可以拓展到太赫兹乃至声学场景的。
数字编码超表面最大的意义在于，它在物理世界和数字世界之间建立了一座桥梁，使得从信息科学的视角重新审视超材料变为可能。其中最重要的是，对超表面进行数字描述的有源元件天然是适合集成在一起，比如PIN二极管、容变二极管和微机电系统（MEMS），这给编码超表面带来了极高的可集成特性。其中，使用PIN二极管作为设计材料的，只能拥有两种物理状态，可用0/1来表示这两个状态；容变二极管可以在电压源的控制下进行连续的变化，这与PIN二极管的离散状态时不同的。我们可以通过给二极管施加不同的电压来改变二极管的状态进而改变超表面的状态，使设计好的超表面在不同的电压作用下产生不同的反射效果，通过改变电压源的电压就可以使得数字编码超表面在各种状态之间切换，以此达到通过编程来控制超表面的目的。因此，数字编码超表面的所有编码元件都可以用FPGA来独立控制各个元件的电压，通过改变FPGA里面存储的编码序列就可以能够实时地切换不同地功能，从而实现可编程超表面。数字编码和可编程超表面已经被成功地应用于产生涡旋波束、可重编程全息图、反射或发射阵列、漫散射和散射等。
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