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用时间超材料进行时间瞄准

更新时间:2020-07-26 21:29点击:

几十年来,裁剪和操纵电磁波传播一直是科学界的兴趣所在。在这种情况下,波的传播是通过沿波传播的路径引入适当的空间不均匀性来设计的。一般来说,天线和通信系统都大大受益于这种对波物质的控制。例如,如果需要重新定位天线的辐射场(信息)(发射机)所需的方向,到达接收天线放置在不同的位置,可以把前一个翻译阶段,机械控制发射的电磁波的传播。

在新发表的论文在光科学与应用程序中,维克多Pacheco-Pena学校的数学、统计和英国纽卡斯尔大学的物理学和纳德Engheta和部门的电气和系统工程宾夕法尼亚大学的,美国已经回答了这个问题提出的想法时间改变从各向同性,各向异性超材料介电常数张量。在这一概念中,作者考虑了波传播过程中整个介质的介电常数的快速变化,并从数值和解析两方面论证了介电常数的快速变化所引起的这种时间边界的影响。根据介电常数随时间变化前后的介电常数张量的变化,在改变频率的同时,保持波向量k,产生正向波和反向波。

有趣的是,作者的理论结果还显示能量传播的方向(由坡印亭矢量定义S)是波数的不同,导致实时光束控制的电磁能量,一种现象作者名叫时间瞄准的时间模拟空间喜气洋洋的。所报道的数值计算与解析计算非常一致。正如作者评论的那样:

“在这项研究中,我们提供了一个深入的物理背后,通过快速改变介质的介电常数包含波实现这种时间瞄准方法,从各向异性的值。令人兴奋的结果是,我们能够提取出一个封闭的、解析的、简单的公式来解释现有电磁波能量传播的新方向。”

我们详细地研究了不同斜入射角度下的单色波和更复杂的入射电磁波,如高斯光束。

“由于这种暂时瞄准允许我们实时任意改变能量传播的方向,它可能为实时波束控制开辟新的可能性。”我们提供了一个在不同空间位置的单个发射机天线和三个接收机的数值例子。我们的例子演示了如何通过简单地设计一个随时间变化的介质介电常数遵循平方函数:等向-各向异性-各向同性来传输电磁波到达三个接收器中的任何一个。

科学家们预测:“这项技术有可能为集成光子系统中的信息路由开辟新的可能性,方法是在芯片上使用时间超材料,使引导的电磁波偏转到预期的目标/方向。”