Un team guidato dal Prof. Dexin Ye e dal Prof. Hongsheng Chen dell'Università di Zhejiang e dal Prof. Yu Luo dell'Università Tecnologica di Nanyang ha condotto una ricerca sull'implementazione pratica di dispositivi ottici di trasformazione dell'intero parametro. Basandosi sull’ottica di trasformazione lineare e sulla teoria della costituzione di metamateriali trasparenti abbinati in modo omnidirezionale, il gruppo di ricerca ha progettato e implementato un mantello dell’invisibilità omnidirezionale a parametri completi in grado di nascondere oggetti su larga scala nello spazio libero.
Quest'opera è stata pubblicata in Rassegna nazionale della scienza intitolato "Dispositivi ottici di trasformazione omnidirezionale a parametri completi", con il Dr. Yuan Gao dell'Università di Zhejiang come primo autore, il Prof. Yu Luo, il Prof. Hongsheng Chen e il Prof. Dexin Ye come autori corrispondenti.
Nel 2006, il Prof. Pendry dell'Imperial College di Londra ha proposto l'ottica di trasformazione, che descrive la corrispondenza tra il percorso di propagazione delle onde elettromagnetiche (EM) e i parametri costitutivi dei materiali, fornendo un metodo universale e potente per controllare le onde EM.
L'ultimo decennio ha visto il rapido sviluppo dell'ottica di trasformazione, attraverso la quale sono stati progettati vari nuovi dispositivi ottici come mantelli dell'invisibilità, dispositivi di illusione elettromagnetica e concentratori. Tuttavia, i parametri costitutivi dei mezzi ottici di trasformazione sono anisotropi, e generalmente disomogenei o con valori singolari, rendendoli difficilmente implementabili.
Ad esempio, i mantelli dell’invisibilità omnidirezionale finora implementati sperimentalmente hanno sempre subito alcune semplificazioni sui parametri materiali. I progetti semplificati sacrificano l'adattamento di impedenza e quindi deteriorano le prestazioni dei dispositivi ottici di trasformazione.
Per affrontare questi problemi, il gruppo di ricerca ha progettato un mantello dell’invisibilità planare omnidirezionale 2D a parametri completi composto da soli due materiali omogenei basato sull’ottica di trasformazione lineare. I parametri costitutivi del primo materiale sono anisotropi, con valori sia nulli che estremi, e le onde EM che si propagano nella direzione ottica hanno una velocità di fase infinita.
Questo materiale viene utilizzato per consentire all'onda EM di bypassare una regione di occultamento con adattamento di impedenza omnidirezionale e ritardo di fase zero. Il secondo materiale possiede anche parametri costitutivi anisotropi per ottenere la compensazione di fase con adattamento di impedenza omnidirezionale e le onde EM che si propagano nella direzione ottica hanno una velocità di fase subluminale.
Nella verifica sperimentale, i ricercatori hanno implementato questi due materiali con parametri costitutivi completi per l'onda polarizzata TM.
Il primo è stato realizzato utilizzando array di patch metallici sub-lunghezza d'onda con risonanza Fabry-Pérot, mentre il secondo è stato ottenuto con le strutture composte da tradizionali risonatori elettrici a forma di I e risonatori ad anello diviso.
Infine, i ricercatori hanno misurato i campi magnetici attorno al mantello omnidirezionale a parametri completi composto dai due materiali precedenti sotto l’incidenza delle onde polarizzate TM ad angoli diversi, dimostrando eccellenti prestazioni di invisibilità.
Questo studio ha dimostrato il primo mantello dell’invisibilità omnidirezionale a parametri completi nello spazio libero, che può nascondere un oggetto su larga scala per un’illuminazione incidente arbitraria. Il mantello implementato può essere immediatamente utilizzato per sopprimere la sezione trasversale di diffusione del bersaglio nella comunicazione radar e nel rilevamento bistatico.
L'approccio presentato in questo lavoro ha anche implicazioni di vasta portata per le implementazioni pratiche di altri dispositivi ottici di trasformazione dell'intero parametro.