Всепосочен повърхностен вълнов слой с изотропно хомогенно диелектрично покритие -

слой

  • Субекти
  • Обобщение
  • Въведение
  • Резултати
  • Симулирани резултати
  • Данни за измерване
  • Дискусия
  • Методи
  • Наличност на данни
  • Допълнителна информация
  • Коментари

Субекти

  • Електрическо и електронно инженерство
  • Фотонни устройства

Обобщение

Областта на трансформационната оптика дължи голяма част от славата си на концепцията за прикриване. Въпреки че са постигнати някои експериментални постижения за скриване на свободното пространство в три измерения, необходимите свойства на материала са изключително трудни за постигане. Приближенията, които след това трябва да се направят, за да се позволи производството, водят до незадоволителни характеристики на устройството. За разлика от това, когато системите с повърхностни вълни са във фокуса, е показано, че може да се вземе различен маршрут от тези, използвани за проектиране на слоеве от свободно пространство. Това води до много прости решения, които се възползват от възможността за включване на повърхностна кривина. Тук предлагаме демонстрация за микровълновия режим на маскиране на неравности по повърхността. Изкривяването на формата на повърхностите на повърхностните вълни поради кривина се коригира с подходящ профил на показателя на пречупване. Повърхностният вълнов слой е изработен от хомогенен диелектричен вълновод с метална подложка с различна дебелина и разполага с всепосочна работа.

Въведение

Като алтернатива са изследвани и обемни слоеве килим за откриване на повърхностни вълни 2, 5, 9. Тези триизмерни слоеве са непременно по-големи от скритата област поради изискването да се удовлетвори квазиконформното приближение 10. Това е проблематично при слой с големи размери. Свойствата на материала, необходими за тези слоеве килим, могат да бъдат пространствено променливи и изотропни 10 или еднородни и анизотропни 11. Първият вариант обаче има недостатъка на влошаване на производителността поради приближенията, които трябва да бъдат приложени, за да се гарантира изотропия 12. Последният използва резонансни елементи, за да получи необходимата степен на анизотропия и следователно има много ограничена честотна лента 11 .

Резултати

Както е обсъдено в реф. 15, нашият подход към маскирането на повърхностни вълни може да се приложи към всяка ротационно симетрична повърхностна деформация. За нашето експериментално изследване избрахме да създадем слоя от косинусова функция. Това беше избрано, защото ще бъде непрекъснато прикрепено към заобикаляща го равнина, като по този начин се избягва каквото и да е отражение на тази граница. Фигура 1 (а) показва напречното сечение на селекция от косинусовата функция, дадена от z = b cos (rπ/a) + b с различни максимални пропорции на височина към радиус (b/a). Фигура 1 (b) показва профилите на индекса на режима, необходими за създаване на илюзия за хомогенна плоска повърхност, поддържаща еднаква дължина на оптичния път за всички лъчи, нормализирана така, че минималната стойност да е единица. Тези индекси бяха изчислени числено, използвайки уравнение (1), взето от реф. петнадесет

( да се ) Напречно сечение на препятствие в косинусова форма, където височината на повърхността е дадена от z = b cos (rπ/a) + b. ( б ) Изискване за нормализиран индекс на режим, за да изглеждат тези косинусообразни препятствия равни.

Изображение в пълен размер

където n (θ) е индексът, който искаме да намерим, n ′ (θ) е неговото производно, θ е ъгълът между позиция на извитата повърхност и оста z, а R (θ) е свързаната дължина между позицията и произхода, а R (θ) ′ е производното му.

Налични са няколко производствени опции за прилагане на тази промяна в индекса на режима, включително метод на метаповърхност с градуирана геометрия 17, 18 или използване на диелектрични слоеве, които могат да се използват заедно или независимо за поддържане и контрол на разпространението на повърхността вълни. Метаповърхностите показват голямо обещание в способността им да създават силно ограничаване на повърхностната вълна и позволяват постепенно изменение на индекса на режима чрез промяна на размерите на всяка отделна елементарна клетка 19, 20. Подреждането на тези елементи върху извита повърхност обаче е проблематично, тъй като вече не е възможно да се създаде еднаква единица размер и форма на клетката по повърхността. Обикновено те дължат поведението си на резонансен отговор и по своята същност са теснолентови.

В тази работа слоят е произведен от хомогенно диелектрично покритие с различна дебелина върху метална повърхност 21. Това се възползва от простотата на производството и възможността за постигане на класификация на индекса за непрекъснат режим. Въпреки това, поради слабото задържане на вълната, ще изпитате по-големи радиационни загуби поради кривина в сравнение с изпълнението на мета-повърхност. Като се вземе предвид максимално постижимият контраст на индекса на режим с обща диелектрична среда (Perspex) с относителна диелектрична константа ε r = 2,6 + 0,04i, параметрите, дадени за профила b/a = 0,225 (фиг. 1), бяха избрани за тестовата проба.