浙江大学のDexin Ye教授とHongsheng Chen教授、南洋理工大学のYu Luo教授が率いるチームは、フルパラメータ変換光学デバイスの実用化に関する研究を実施した。研究チームは、線形変換光学と全方向に整合する透明メタマテリアルの構成理論に基づいて、自由空間内の大型物体を隠すことができるフルパラメータの全方向不可視マントを設計・実装した。
この作品は、 国立科学レビュー タイトルは「フルパラメータ全方向変換光学デバイス」で、筆頭著者は浙江大学のYuan Gao博士、責任著者はYu Luo教授、Hongsheng Chen教授、Dexin Ye教授です。
2006 年、インペリアル カレッジ ロンドンのペンドリー教授は、電磁波 (EM) 波の伝播経路と材料の構成パラメーター間の対応を記述し、EM 波を制御するための普遍的かつ強力な方法を提供する変換光学を提案しました。
過去 10 年間で変換光学系の急速な発展が見られ、それによって透明マント、電磁錯覚装置、集光装置などのさまざまな新しい光学装置が設計されてきました。しかし、変換光学媒体の構成パラメータは異方性であり、一般に不均一であるか特異値を持っているため、実装が困難です。
たとえば、これまで実験的に実装されてきた全方位透明マントは、常にマテリアル パラメータの簡略化を行ってきました。簡素化された設計ではインピーダンス整合が犠牲になり、変換光学デバイスの性能が低下します。
これらの問題に対処するために、研究グループは、線形変換光学に基づいて、2 つの均質な材料のみで構成される XNUMXD フルパラメータ全方向平面不可視マントを設計しました。最初の材料の構成パラメータは異方性であり、ゼロ値と極値の両方があり、光方向に伝播する EM 波は無限の位相速度を持ちます。
この材料は、EM 波が全方向性のインピーダンス整合と位相遅延ゼロでクローキング領域をバイパスできるようにするために使用されます。 2 番目の材料は、全方向性インピーダンス整合による位相補償を達成するための異方性構成パラメータも備えており、光方向に伝播する EM 波は管腔内位相速度を持っています。
実験検証では、研究者はこれら 2 つの材料を TM 偏波のフルパラメータ構成パラメータで実装しました。
1つ目はファブリペロー共振を備えたサブ波長の金属パッチアレイを使用して実現され、2つ目は従来のI字型電気共振器とスプリットリング共振器で構成される構造で実現されました。
最後に、研究者らは、TM 偏波をさまざまな角度で入射させた状態で、前の 2 つの材料で構成されたフルパラメータの全方向性マントの周囲の磁場を測定し、優れた不可視性能を実証しました。
この研究は、任意の入射照明に対して大規模な物体を隠すことができる、自由空間における初のフルパラメータ全方向不可視マントを実証しました。実装されたクロークは、レーダー通信およびバイスタティック検出におけるターゲットの散乱断面積を抑制するためにすぐに使用できます。
この研究で提示されたアプローチは、他のフルパラメータ変換光学デバイスの実際の実装にも広範な影響を及ぼします。