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新的分支:变换光学与补偿介质相结合

已有 6847 次阅读 2009-3-8 11:13 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记| 变换光学, 补偿介质


    我们的远程隐形装置(隐形伞)刚刚在《物理评论快报》上正式发表【1】(http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.102.093901),Ulf Leonhardt的博士后Thomas Philbin帮忙APS为这篇文章写了一个很详细的Viewpoint【2】(http://physics.aps.org/viewpoint-for/10.1103/PhysRevLett.102.093901),我想这对读者的理解提供了很好的帮助。

    除了这个应用,变换光学与补偿介质相结合的这个新分支还有一些其他的应用(这里仅列出我个人有参与的工作):
(1)反隐身衣【3】,
     见:(http://www.newswise.com/articles/view/543939/
     Invisibility Undone: Chinese Scientists Demonstrate How to Uncloak an Invisible Object
(2)超级散射【4】,散射截面大于物体本身的几何截面
(3)隐藏之门【5】,
     见:(http://www.nature.com/news/2008/080919/full/news.2008.1113.html
     Opening the door to Hogwarts: Scientists demonstrate how to make a hidden portal.
(4)超级吸收【6】,吸收截面大于物体本身的几何截面
     一个好的吸收体,同时也是一个好的辐射体,变换光学单一频率工作的缺点在这里却变成一个优点。比如可能有热光伏 (TPV) 应用【6】【7】,超级辐射体(即超级吸收体)可以很大的提高单一工作频率的辐射效率,如果把工作频率调到PV带隙中,TPV应用将成为可能。

 

    希望这个变换光学与补偿介质相结合的新分支能够引起更多的研究兴趣。

 

    在这里,想再聊一聊光子晶体/超颖材料和变换介质的一些比较:
(1)对于光子晶体和超颖材料:首先定义好结构,然后看波的传播效果。设计时需要不断迭代,在很大的参数空间内搜寻最好的参数。
(2)对于变换介质:首先定义好光的路线,直接得到材料参数。因而变换介质通常具有很奇怪的材料特性(比如我以前设计的波前旋转器【8】)。但是如果没有“超颖材料”的概念和设计,实现变换介质基本不大可能。

 

参考文献:

[1] Yun Lai, Huanyang Chen, Zhao-Qing Zhang, and C. T. Chan, Complementary Media Invisibility Cloak that Cloaks Objects at a Distance Outside the Cloaking Shell, Phys. Rev. Lett. 102, 093901 (2009).

[2] Thomas Philbin, Cloaking at a distance, Physics 2, 17 (2009).

[3] Huanyang Chen, Xudong Luo, Hongru Ma, and C. T. Chan, The Anti-Cloak, Opt. Express 16, 14603 (2008).

[4] Tao Yang, Huanyang Chen, Xudong Luo, and Hongru Ma, Superscatterer: Enhancement of scattering with complementary media, Opt. Express 16, 18545 (2008).

[5] Xudong Luo et al., Conceal an entrance by means of superscatterer, http://arxiv.org/abs/0809.1823; Huanyang Chen et al., to be submitted (2009).

[6] Jack Ng, Huanyang Chen, and C. T. Chan, Metamaterial frequency-selective superabsorber, Opt. Lett. 34, 644 (2009).

[7] Randy Ellingson, Solar cells: Slicing and dicing photons, Nature Photonics 2, 72 (2008).

[8] Huanyang Chen and C. T. Chan, Transformation media that rotate electromagnetic fields, Appl. Phys. Lett. 90, 241105 (2007).



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