Un equipo dirigido por el Prof. Dexin Ye y el Prof. Hongsheng Chen de la Universidad de Zhejiang, y el Prof. Yu Luo de la Universidad Tecnológica de Nanyang llevaron a cabo una investigación sobre la implementación práctica de dispositivos ópticos de transformación de parámetros completos. Basándose en la óptica de transformación lineal y la teoría de la constitución de metamateriales transparentes omnidireccionalmente emparejados, el equipo de investigación diseñó e implementó una capa de invisibilidad omnidireccional de parámetros completos capaz de ocultar objetos de gran escala en el espacio libre.
Este trabajo ha sido publicado en Revisión Nacional de Ciencias titulado "Dispositivos ópticos de transformación omnidireccional de parámetros completos", con el Dr. Yuan Gao de la Universidad de Zhejiang como primer autor, el Prof. Yu Luo, el Prof. Hongsheng Chen y el Prof. Dexin Ye como autores correspondientes.
En 2006, el profesor Pendry del Imperial College de Londres propuso la óptica de transformación, que describe la correspondencia entre la trayectoria de propagación de las ondas electromagnéticas (EM) y los parámetros constitutivos de los materiales, proporcionando un método universal y potente para controlar las ondas EM.
La última década ha sido testigo del rápido desarrollo de la óptica de transformación, a través de la cual se han diseñado varios dispositivos ópticos novedosos, como capas de invisibilidad, dispositivos de ilusión electromagnética y concentradores. Sin embargo, los parámetros constitutivos de los medios ópticos de transformación son anisotrópicos y generalmente no homogéneos o con valores singulares, lo que dificulta su implementación.
Por ejemplo, las capas de invisibilidad omnidireccional que se han implementado experimentalmente hasta ahora siempre han sufrido algunas simplificaciones en los parámetros materiales. Los diseños simplificados sacrifican la adaptación de impedancia y, por tanto, deterioran el rendimiento de los dispositivos ópticos de transformación.
Para abordar estos problemas, el grupo de investigación diseñó una capa de invisibilidad planar omnidireccional de parámetros completos 2D compuesta por solo dos materiales homogéneos basada en óptica de transformación lineal. Los parámetros constitutivos del primer material son anisotrópicos, con valores tanto cero como extremos, y las ondas EM que se propagan en la dirección óptica tienen una velocidad de fase infinita.
Este material se utiliza para permitir que la onda EM evite una región de ocultación con adaptación de impedancia omnidireccional y retardo de fase cero. El segundo material también posee parámetros constitutivos anisotrópicos para lograr compensación de fase con adaptación de impedancia omnidireccional, y las ondas EM que se propagan en la dirección óptica tienen una velocidad de fase subluminal.
En la verificación experimental, los investigadores implementaron estos dos materiales con parámetros constitutivos completos para la onda polarizada TM.
El primero se realizó utilizando matrices de parches metálicos de sublongitud de onda con resonancia de Fabry-Pérot, mientras que el segundo se obtuvo con estructuras compuestas por resonadores eléctricos tradicionales en forma de I y resonadores de anillo dividido.
Finalmente, los investigadores midieron los campos magnéticos alrededor de la capa omnidireccional de parámetros completos compuesta por los dos materiales anteriores bajo la incidencia de ondas polarizadas TM en diferentes ángulos, demostrando un excelente rendimiento de invisibilidad.
Este estudio demostró la primera capa de invisibilidad omnidireccional de parámetros completos en el espacio libre, que puede ocultar un objeto de gran escala para una iluminación incidente arbitraria. La capa implementada se puede utilizar inmediatamente para suprimir la sección transversal de dispersión del objetivo en la comunicación por radar y la detección biestática.
El enfoque presentado en este trabajo también tiene implicaciones de gran alcance para las implementaciones prácticas de otros dispositivos ópticos de transformación de parámetros completos.