Merealisasikan jubah halimunan omnidirectional ideal di ruang bebas

Kemas kini: 24 April 2024 Tags:ekoeliclt
Merealisasikan jubah omnidirectional yang ideal di ruang bebas
Reka bentuk dan prestasi jubah omnidirectional yang ideal dalam ruang kosong. (a) Reka bentuk jubah berdasarkan optik transformasi linear. (b) Gambarajah skematik jubah sebenar. (c) Simulasi (I, II, III) dan diukur (IV, V, VI) prestasi cloaking. Kredit: Science China Press

Pasukan yang diketuai oleh Prof. Dexin Ye dan Prof. Hongsheng Chen dari Universiti Zhejiang, dan Prof. Yu Luo dari Universiti Teknologi Nanyang menjalankan penyelidikan mengenai pelaksanaan praktikal peranti optik transformasi parameter penuh. Berdasarkan optik transformasi linear dan teori perlembagaan bagi bahan metamaterial lutsinar padanan omnidirectionally, pasukan penyelidik mereka bentuk dan melaksanakan jubah halimunan omnidirectional parameter penuh yang mampu menyembunyikan objek berskala besar dalam ruang kosong.


Karya ini telah diterbitkan dalam Kajian Sains Negara bertajuk "Peranti optik transformasi omnidirectional parameter penuh," dengan Dr. Yuan Gao dari Universiti Zhejiang sebagai pengarang pertama, Prof. Yu Luo, Prof. Hongsheng Chen dan Prof. Dexin Ye sebagai pengarang yang sepadan.

Pada tahun 2006, Prof. Pendry dari Imperial College London mencadangkan optik transformasi, yang menerangkan korespondensi antara laluan perambatan gelombang elektromagnet (EM) dan parameter konstitutif bahan, menyediakan kaedah universal dan berkuasa untuk mengawal gelombang EM.

Dekad yang lalu telah menyaksikan perkembangan pesat optik transformasi, yang melaluinya pelbagai peranti optik baru seperti jubah halimunan, peranti ilusi elektromagnet dan penumpu telah direka. Walau bagaimanapun, parameter konstitutif media optik transformasi adalah anisotropik, dan secara amnya tidak homogen atau dengan nilai tunggal, menjadikannya sukar untuk dilaksanakan.

Contohnya, jubah halimunan omnidirectional yang telah dilaksanakan secara eksperimen setakat ini sentiasa mengalami beberapa penyederhanaan pada parameter bahan. Reka bentuk yang dipermudahkan mengorbankan padanan impedans dan dengan itu merosot prestasi peranti optik transformasi.

Untuk menangani isu ini, kumpulan penyelidik mereka bentuk jubah halimunan satah omnidirectional parameter penuh 2D yang terdiri daripada hanya dua bahan homogen berdasarkan optik transformasi linear. Parameter konstitutif bahan pertama adalah anisotropik, dengan kedua-dua nilai sifar dan ekstrem, dan gelombang EM yang merambat dalam arah optik mempunyai halaju fasa tak terhingga.

Bahan ini digunakan untuk membolehkan gelombang EM memintas kawasan cloaking dengan padanan impedans omnidirectional dan kelewatan fasa sifar. Bahan kedua juga mempunyai parameter konstitutif anisotropik untuk mencapai pampasan fasa dengan padanan impedans omnidirectional, dan gelombang EM yang merambat dalam arah optik mempunyai halaju fasa subluminal.

Dalam pengesahan percubaan, penyelidik melaksanakan kedua-dua bahan ini dengan parameter konstitutif parameter penuh untuk gelombang terpolarisasi TM.

Yang pertama direalisasikan menggunakan tatasusunan tampalan logam sub-panjang gelombang dengan resonans Fabry-Pérot, manakala yang kedua diperoleh dengan struktur yang terdiri daripada resonator elektrik tradisional berbentuk I dan resonator cincin belah.

Akhir sekali, para penyelidik mengukur medan magnet di sekeliling jubah omnidirectional parameter penuh yang terdiri daripada dua bahan sebelumnya di bawah kejadian gelombang terpolarisasi TM pada sudut yang berbeza, menunjukkan prestasi halimunan yang sangat baik.

Kajian ini menunjukkan jubah halimunan omnidirectional parameter penuh pertama dalam ruang bebas, yang boleh menyembunyikan objek berskala besar untuk pencahayaan kejadian sewenang-wenangnya. Jubah yang dilaksanakan boleh digunakan segera untuk menyekat keratan rentas taburan sasaran dalam komunikasi radar dan pengesanan bistatik.

Pendekatan yang dibentangkan dalam kerja ini juga mempunyai implikasi yang meluas untuk pelaksanaan praktikal peranti optik transformasi parameter penuh yang lain.