Ett team ledd av Prof. Dexin Ye och Prof. Hongsheng Chen från Zhejiang University, och Prof. Yu Luo från Nanyang Technological University genomförde forskning om den praktiska implementeringen av optiska enheter för fullparametertransformation. Baserat på linjär transformationsoptik och konstitutionsteorin för rundstrålande matchade transparenta metamaterial, designade og implementerade forskargruppen en rundstrålande osynlighetsmantel med full parametrar som kan dölja storskaliga objekt i fritt utrymme.
Detta arbete har publicerats i National Science Review titeln "Fullparameter rundstrålande optiska transformationsanordningar", med Dr. Yuan Gao från Zhejiang University som första författare, Prof. Yu Luo, Prof. Hongsheng Chen och Prof. Dexin Ye som motsvarande författare.
2006 föreslog Prof. Pendry från Imperial College London transformationsoptiken, som beskriver överensstämmelsen mellan utbredningsvägen för elektromagnetiska (EM) vågor och materialens konstitutiva parametrar, vilket ger en universell och kraftfull metod för att kontrollera EM-vågor.
Det senaste decenniet har bevittnat den snabba utvecklingen av transformationsoptik, genom vilken olika nya optiska enheter som osynlighetskappor, elektromagnetiska illusionsenheter och koncentratorer har designats. De konstitutiva parametrarna för transformationsoptikmedier är dock anisotropa och i allmänhet inhomogena eller med singulära värden, vilket gör sig svåra att implementera.
Till exempel har de rundstrålande osynlighetsmanteln som hittills experimentellt implementerats alltid genomgått vissa förenklingar av materialparametrarna. De förenklade designerna offrar impedansmatchningen och försämrar därmed prestandan hos de optiska transformationsenheterna.
För att ta itu med dessa problem, designade forskargruppen en 2D fullparameter rundstrålande plan osynlighetsmantel bestående av endast två homogena material baserade på linjär transformationsoptik. De konstitutiva parametrarna för det första materialet är anisotropa, med både noll- och extremvärden, och EM-vågorna som utbreder sig i den optiska riktningen har en oändlig fashastighet.
Detta material används för att möjliggöra för EM-vågen att kringgå en cloaking-region med rundstrålande impedansmatchning och noll fasfördröjning. Det andra materialet har också anisotropa konstitutiva parametrar för att uppnå faskompensation med rundstrålande impedansmatchning, och EM-vågorna som utbreder sig i den optiska riktningen har en subluminal fashastighet.
I den experimentella verifieringen implementerade forskare dessa två material med fullparameter konstitutiva parametrar för den TM-polariserade vågen.
Den första realiserades med hjälp av sub-våglängds metalliska patch-arrayer med Fabry-Pérot-resonans, medan den andra erhölls med strukturer som består av traditionella I-formade elektriska resonatorer och split-ring-resonatorer.
Slutligen mätte forskarna de magnetiska fälten runt den rundstrålande kappan med full parametrar som består av de två föregående materialen under TM polariserade våginfall i olika vinklar, vilket visar utmärkta osynlighetsprestanda.
Denna studie visade den första rundstrålande osynlighetsmanteln med full parameter i fritt utrymme, som kan dölja ett storskaligt föremål för godtycklig infallande belysning. Den implementerade manteln kan omedelbart användas för att undertrycka spridningstvärsnittet av målet vid radarkommunikation och bistatisk detektering.
Det tillvägagångssätt som presenteras i detta arbete har också långtgående konsekvenser för de praktiska implementeringarna av andra optiska enheter för fullparametertransformation.
Mer information: Yuan Gao et al, Fullparameter rundstrålande optiska transformationsanordningar, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad171
Tillhandahålls av Science China Press
