(a) Konceptuell skiss av dispersionskodning för ENZ-mediet, där flera godtyckligt placerade dielektriska dopämnen i en ENZ-värd fungerar som icke-interagerande resonatorer för att modulera ljuset vid sina individuella resonansfrekvenser. (b) Tillämpningar av spridningskodningen inklusive radiofrekvensmärkning och multifrekvens dynamisk filtrering. Kredit:Ziheng Zhou et al.
Medier med liten permittivitet, d.v.s. epsilon-nära-noll (ENZ) media, har dragit stor uppmärksamhet från områdena fysik, materialvetenskap och teknik. Våglängden i ENZ-medium är i princip oändligt sträckt, vilket inducerar spatialt statisk medan temporärt oscillerande vågdynamik.
Det har länge funnits en strävan efter att uppnå flexibel manipulation av ENZ-media och skapa verkliga applikationer. De senaste åren har metamaterial ökat, där forskare använder periodiskt arrangerade artificiella enheter eller resonatorer för att kontrollera de effektiva konstitutiva parametrarna för kompositmediet. Det förblir dock ett mysterium hur ett ENZ-medium som består av flera resonatorer skulle bete sig, och hur dessa resonatorer interagerar genom ENZ-bakgrunden.
I en artikel som nyligen publicerats i Light:Science &Applications , ett team av forskare, ledda av professor Yue Li från Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Kina, som går samman med Public University of Navarre, Spanien och University of Pennsylvania, USA, avslöjade ett exotiskt fenomen i ENZ-media.
De visade att flera tätt packade dielektriska stavar, benämnda fotoniska dopämnen, kan erbjuda icke-interagerande resonanslägen samtidigt som de är kopplade till den yttre miljön. Beteendet hos dessa "icke-interagerande resonatorer" var kontraintuitivt och det stod i kontrast till det för konventionella mikrovågsresonatorer och optiska resonatorer. Både teorin och experimenten visade att ENZ-medium som omfattar flera dielektriska dopämnen kan uppvisa en "kamformad" spridning av den effektiva permeabilitetsfunktionen, och anmärkningsvärt nog kan varje "tick" i frekvenskammen associeras med ett specifikt dopämne och kan vara ändras oberoende.
Forskarna föreslog tekniken för dispersionskodning för ENZ-media. Genom att välja närvaron eller frånvaron av varje dielektriskt dopmedel kan man oberoende styra svaren från ENZ-mediet vid en serie frekvenser. Forskarna presenterade två intressanta tillämpningar av dispersionskodningen.
Den första är den optiska taggningen där olika kombinationer av dielektriska dopämnen kan representera olika informationsserier, och den andra är ett digitalt omkonfigurerbart kamprofilerat filter. Forskarna sammanfattar nyckelpunkterna i tekniken för dispersionskodning för ENZ-media:
"(1) Som en viktig skillnad från de periodiska metamaterialen bestäms den effektiva parametern (effektiv permeabilitet) för det dopade ENZ-mediet helt av egenskaperna hos enhetscellerna, d.v.s. de dielektriska dopämnena, och inte av deras positioner. (2 ) Bidragen från de icke-interagerande dielektriska dopämnena till hela ENZ-mediet är additiv, vilket avsevärt förenklar designen av konstgjorda kompositmaterial."
"I framtiden kan tekniken för dispersionskodning användas för muti-frekvens analog signalbehandling i terahertz och till och med optiska regimer. Eftersom formen på ENZ-media såväl som det rumsliga arrangemanget av dielektriska dopämnen inte har någon inverkan på effekten av dispersionskodning, kan man realisera ultrakompakta och högintegrerade enheter för högfrekvent signalbehandling och filtrering," sa forskarna. + Utforska vidare
