Konform meta -overfladebelægning eliminerer krydstale og krymper bølgeledere

Materialers egenskaber kan opføre sig på sjove måder. Tweak et aspekt for at gøre en enhed mindre eller mindre utæt, for eksempel, og noget andet kan ændre sig på en uønsket måde, så ingeniører spiller et spil med at balancere en karakteristik mod en anden. Nu har et team af elektriske ingeniører i Penn State en måde at samtidig kontrollere forskellige optiske egenskaber for dielektriske bølgeledere ved hjælp af en to-lags belægning, hvert lag med en tykkelse og vægt på næsten nul.

"Forestil dig vandhanen i dit hjem, som er en vigtig hverdagsenhed, "sagde Douglas H. Werner, John L. og Genevieve H. McCain Formand professor i elektroteknik. "Uden rør til at transportere vandet fra dets kilde til vandhanen, enheden er værdiløs. Det er det samme med 'bølgeledere'. De transporterer elektromagnetiske eller optiske signaler fra kilden til enheden - en antenne eller anden mikrobølgeovn, millimeterbølge eller terahertz-enhed. Bølgeledere er en vigtig komponent i ethvert elektromagnetisk eller optisk system, men de overses ofte, fordi meget af fokus har været på selve enhederne og ikke bølgelederne. "

Ifølge Zhi Hao Jiang, tidligere postdoktor ved Penn State og nu professor ved Southeast University, Nanjing, Kina, metasurface coatings giver forskere mulighed for at krympe bølgeledernes diameter og kontrollere bølgelederegenskaberne med en hidtil uset fleksibilitet.

Forskerne udviklede et materiale, der er så tyndt, at det er næsten 2-dimensionelt, med egenskaber, der manipulerer og forbedrer bølgelederens egenskaber.

De udviklede og testede to konforme belægninger, en til styring af signalet og en til at skjule bølgelederen. De skabte belægningerne ved klogt at konstruere mønsteret på overfladerne for at muliggøre ny og transformativ bølgelederfunktion. Belægningerne påføres en stangformet, Teflon -bølgeleder med styrelaget, der rører ved Teflon og kappelaget på ydersiden.

Denne kvasi 2-dimensionelle konforme belægning, der er konfigureret som et tilslagsmateriale, kan løse krydstale- og blokeringsproblemet. Dielektriske bølgeledere bruges normalt ikke enkeltvis, men i bundter. Desværre, konventionelle bølgeledere lækker, tillader signalet fra en bølgeleder at forstyrre dem, der er placeret i nærheden.

Forskerne noterer sig også i dagens (25. august) udgave af Naturkommunikation at "effektiviteten af ​​den kunstige belægning kan opretholdes godt ved bølgelederbøjninger ved korrekt matchning af metasurface -enhedscellernes dispersionsegenskaber." Selvom belægningen kan påføres en bøjning i bølgelederen, bølgelederen kan ikke bøjes, efter at belægningen er påført.

Forbedring af bølgelederens egenskaber for omhyggeligt at kontrollere polarisering og andre attributter gør det muligt for bølgelederne at være mindre, og lindring af krydstale gør det muligt at bundle disse mindre bølgeledere tættere. Mindre bølgeledere tættere bundtet kan føre til øget miniaturisering.

"Med hensyn til applikationer vil disse omfatte millimeterbølge/terahertz/infrarøde systemer til registrering, kommunikation, og billeddannelse, der skal manipulere polarisering, presse signaler gennem bølgeledere med et mindre tværsnit, og/eller kræver tæt implementering af sammenkoblede komponenter, "sagde Jiang.

Lei Kang arbejdede også på dette projekt, forskningsassistent i elektroteknik, Penn State.