מימוש גלימת אי-נראות אידיאלית בכל-כיווני בחלל פנוי

מימוש גלימה כל-כיוונית אידיאלית בחלל פנוי
עיצוב וביצועים של גלימת הכל-כיוונית האידיאלית בחלל פנוי. (א) עיצוב גלימה המבוסס על אופטיקה של טרנספורמציה ליניארית. (ב) תרשים סכמטי של הגלימה בפועל. (ג) ביצועי הסוואה מדומים (I, II, III) ומדודים (IV, V, VI). קרדיט: Science China Press

צוות בראשות פרופ' דקסין יה ופרופ' הונגשנג צ'ן מאוניברסיטת ג'ג'יאנג ופרופ' יו לואו מהאוניברסיטה הטכנולוגית נאניאנג ביצעו מחקר על יישום מעשי של התקנים אופטיים לשינוי פרמטר מלא. בהתבסס על אופטיקת הטרנספורמציה הליניארית ותאוריית החוקה של מטא-חומרים שקופים בהתאמה לכל-כיווני, צוות המחקר עיצב ויישם גלימת אי-נראות מכל-כיוונית בעלת פרמטר מלא המסוגלת להסתיר עצמים בקנה מידה גדול בחלל פנוי.


עבודה זו פורסמה ב סקירה מדעית לאומית שכותרתו "התקנים אופטיים לטרנספורמציה של כל-כיווני פרמטר מלא", עם ד"ר יואן גאו מאוניברסיטת ג'ג'יאנג כמחבר הראשון, פרופ' יו לואו, פרופ' הונגשנג צ'ן ופרופ' דקסין יה ככותבים מקבילים.

בשנת 2006 הציע פרופ' פנדרי מאימפריאל קולג' בלונדון את אופטיקת הטרנספורמציה, המתארת ​​את ההתאמה בין נתיב ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים (EM) לבין הפרמטרים המכוננים של חומרים, ומספקת שיטה אוניברסלית וחזקה לשליטה בגלי EM.

העשור האחרון היה עד להתפתחות המהירה של אופטיקה טרנספורמציה, שבאמצעותה תוכננו מכשירים אופטיים חדשים כגון גלימות בלתי נראות, מכשירי אשליה אלקטרומגנטית ורכזים. עם זאת, הפרמטרים המכוננים של מדיה אופטית טרנספורמציה הם אניזוטרופיים, ובדרך כלל לא הומוגניים או בעלי ערכים יחידים, מה שמקשה על יישום.

לדוגמה, גלימות האי-נראות הכל-כיווניות שיושמו בניסוי עד כה תמיד עברו כמה פישוטים בפרמטרים החומריים. העיצובים הפשוטים מקריבים את התאמת העכבה ובכך פוגעים בביצועים של המכשירים האופטיים לשינוי.

כדי לטפל בבעיות אלה, קבוצת המחקר עיצבה גלימת אי-נראות מישורית מישורית דו-ממדית דו-ממדית המורכבת משני חומרים הומוגניים בלבד המבוססים על אופטיקה של טרנספורמציה ליניארית. הפרמטרים המכוננים של החומר הראשון הם אנזוטרופיים, עם ערכים אפסיים וקיצונים כאחד, ולגלי EM המתפשטים בכיוון האופטי יש מהירות פאזה אינסופית.

חומר זה משמש כדי לאפשר לגל EM לעקוף אזור הסוואה עם התאמת עכבה בכל כיוונית והשהיית פאזה אפסית. לחומר השני יש גם פרמטרים מכוננים אנזוטרופיים להשגת פיצוי פאזה עם התאמת עכבה בכל כיוונית, ולגלי ה-EM המתפשטים בכיוון האופטי יש מהירות פאזה תת-לומינית.

באימות הניסוי, החוקרים יישמו את שני החומרים הללו עם פרמטרים מכוננים של פרמטרים מלאים עבור הגל המקוטב TM.

הראשון התממש באמצעות מערכי טלאים מתכתיים באורך תת-גל עם תהודה של Fabry-Pérot, בעוד שהשני הושג עם המבנים המורכבים מתהודה חשמלית מסורתית בצורת I ומהודים בעלי טבעות מפוצלות.

לבסוף, החוקרים מדדו את השדות המגנטיים מסביב למעטה הכל-כיווני בעל הפרמטר המלא, המורכב משני החומרים הקודמים תחת שכיחות הגל המקוטב TM בזוויות שונות, והדגימו ביצועי אי-נראות מצוינים.

מחקר זה הדגים את גלימת אי-הנראות מכל-כיוונית הראשונה בשטח פנוי, שיכולה להסתיר אובייקט בקנה מידה גדול להארת תקריות שרירותית. ניתן להשתמש בגלימה המיושמת באופן מיידי כדי לדכא את חתך הפיזור של המטרה בתקשורת מכ"ם ובזיהוי ביסטטי.

לגישה המוצגת בעבודה זו יש גם השלכות מרחיקות לכת על ההטמעות המעשיות של התקנים אופטיים אחרים לשינוי פרמטר מלא.