超材料研究挑戰(zhàn)光子學的基本限制

紐約州伊薩卡市——康奈爾大學的研究人員提出了一種實時調(diào)節(jié)超材料的吸收和折射質(zhì)量的新方法，他們的發(fā)現(xiàn)為在時間和空間上控制波的傳播和散射應(yīng)用開辟了有趣的新機會在波浪物理和工程的各個領(lǐng)域。

發(fā)表在Optica雜志上的研究“光譜因果關(guān)系和波的散射”由博士生 Zeki Hayran 和 Aobo Chen，MS '19 以及他們的顧問，電氣與計算機學院助理教授Francesco Monticone 共同撰寫工程學院的工程。

理論工作旨在擴展超材料吸收或折射電磁波的能力。以前的研究僅限于改變吸收或折射，但Monticone 研究小組現(xiàn)在表明，如果實時調(diào)節(jié)這兩種質(zhì)量，可以大大提高超材料的有效性。

這些時間調(diào)制的超材料，有時被稱為“計時超材料”，可能會帶來未開發(fā)的機會，并推動電磁學和光子學的技術(shù)進步。

“我們證明，”Monticone 說，“如果你及時調(diào)制這兩種特性，你就能比在靜態(tài)結(jié)構(gòu)中更有效地吸收電磁波，或者在你調(diào)制這兩個度數(shù)之一的結(jié)構(gòu)中個人自由。我們將這兩個方面結(jié)合在一起，創(chuàng)建了一個更有效的系統(tǒng)。”

這些發(fā)現(xiàn)可能會導致開發(fā)出新的超材料，其波吸收和散射特性遠遠優(yōu)于目前可用的材料。例如，寬帶吸收器必須比某個值厚才能有效，但材料厚度會限制設(shè)計的應(yīng)用。

“為了減少這種吸收器的厚度并增加其帶寬，你必須克服傳統(tǒng)材料的局限性，”海蘭說。“繞過這些限制的一種方法是對結(jié)構(gòu)進行時間調(diào)制。”

Monticone 小組的目標是開辟新的研究領(lǐng)域，以產(chǎn)生越來越有效的實際應(yīng)用。

“我們試圖做的不是對技術(shù)進行漸進式改變，”Monticone 說。“我們想要顛覆性的改變。這才是我們真正的動力。那么我們?nèi)绾尾拍軐夹g(shù)進行顯著改進，而不僅僅是漸進式改進呢?要做到這一點，很多時候，你必須回到基本面。”

新研究通過使用另一個自由度(即時間調(diào)制)來突破電磁波吸收的極限，這在該領(lǐng)域通常不會進行，但現(xiàn)在受到越來越多的研究關(guān)注。

標簽： 光子學