时态超材料的时态时态时态瞄准

2022-01-01 15:08:00林兰富导读数十年来，调整和操纵电磁波传播一直是超材科学界关注的焦点。在这种情况下，瞄准通过沿波传播的时态时态路径适当引入空间不均匀性来设计波传播。总体而言，超材

数十年来，瞄准调整和操纵电磁波传播一直是时态时态科学界关注的焦点。在这种情况下，超材通过沿波传播的瞄准路径适当引入空间不均匀性来设计波传播。总体而言，时态时态天线和通信系统从这种波峰控制中受益匪浅。超材例如，瞄准如果需要将天线(发射机)的时态时态辐射场(信息)重定向到所需方向并到达放置在不同位置的接收天线，则只需将前者置于平移台并进行机械转向发出的超材电磁波的传播。

在诸如雷达和点对点通信系统的瞄准应用中，这种波束控制技术极大地促进了目标的空间瞄准。也可以使用超材料和超表面通过空间控制设计的超透镜天线系统的有效电磁参数和/或使用可重新配置的超表面来实现波束控制。下一个要问的问题：我们能否通过不仅在空间而且在时间上控制介质(即4-D超材料x，y，z，t)的电磁特性来突破当前光束控制应用的极限吗?换句话说，能否实现电磁波的时间对准?

在《光科学与应用》上发表的一篇新论文中英国纽卡斯尔大学数学，统计和物理学院的VictorPacheco-Peña和宾夕法尼亚大学电气与系统工程系的Nader Engheta提出了瞬态超材料的概念，从而回答了这个问题从各向同性到各向异性介电常数张量。在这个概念中，作者考虑了波传播的整个介质的介电常数的快速变化，并在数值和分析上证明了由介电常数的快速随时间变化引起的这种时间边界的影响。这样一来，当频率改变时，在整个过程中保留的波矢k会产生向前和向后的波，

有趣的是，作者的理论结果还表明，能量传播的方向(由Poynting矢量S定义)与波数是如何不同的，从而导致了电磁能量的实时波束控制，该现象被作者称为Temporal旨在作为空间波束的时间模拟。所有报告的数值计算与分析计算非常吻合。正如作者评论的那样：

“在这项研究中，我们通过快速改变包含波的介质的介电常数，从各向同性值变为各向异性值，深入分析了这种时间瞄准方法背后的基本物理原理。令人兴奋的结果是，我们能够提取出一个对已经存在的电磁波能量传播的新方向的封闭式分析和简单公式。”

“我们提出了一份详细的研究，考虑了在不同倾斜入射角下的单色波以及更复杂的入射电磁波，例如高斯光束。”

“由于这种暂时性的瞄准使我们能够随意改变实时的能量传播方向，因此可以为实时波束转向打开新的可能性。我们提供了一个单个发射天线和三个位于不同空间位置的接收器的数值示例。该示例演示了如何通过简单地按照平方函数设计随时间变化的介质介电常数来实现电磁波如何到达三个接收器中的任何一个：“各向同性-各向异性-各向同性”。

科学家预测：“通过实现临时超材料，所提出的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，超导材料可以将引导的电磁波偏转到芯片上的所需目标/方向。”