Informationsovergangsmekanismer for spatiotemporale metasurfaces

Rummetemporale metasurfaces analyseres fra et informationsperspektiv, hvor to informationsovergangsmekanismer om gruppeudvidelse og uafhængig kontrol af flere harmoniske afsløres og karakteriseres. Informationsovergangseffektiviteten ved disse mekanismer analyseres også, som kunne bruges til at forudsige kanalkapaciteten for de spatiotemporale metasurfaces til trådløs kommunikation. De præsenterede rammer og opnåede resultater ville være nyttige til at lægge grunden til informationsbaserede spatiotemporale metasurfaces.

Rummetemporale metasurfaces, drevet af ultrahurtige dynamiske moduleringer, har åbnet nye muligheder for at manipulere de harmoniske tilstande for elektromagnetiske bølger og generationer af eksotiske fysiske fænomener, såsom spredning annullering, Lorentz gensidighed bryder, og Doppler -illusioner. I de seneste år, hurtig udvikling af informationsteknologier har stimuleret mange informationsbehandlingsapplikationer til metasurfaces, herunder computational imaging, trådløs kommunikation, og udføre matematiske operationer.

Med stigende forskning fokuseret på emnet informationsbehandling med metasurfaces, en generel teori er påtrængende påkrævet for at karakterisere de informationstekniske evner for de spatiotemporale metasurfaces. I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , Prof. Tie Jun Cuis gruppe ved Southeast University (SEU) har rapporteret et gennembrud om dette emne. I dette arbejde, informationsovergangsmekanismerne for spatiotemporale metasoverflader foreslås og analyseres, hvor gruppeforlængelsen og uafhængig kontrol af flere harmoniske afsløres og karakteriseres som to store informationsovergangsmekanismer for de spatiotemporale metasurfaces.

Specifikt, gruppeudvidelsesmekanismen kunne vedtages for at forlænge outputfasetilstandene for hvert meta-atom med en faktor q, hvor q er en funktion over modulationsperioden, input fase tilstande, og harmonisk indeks. Derfor, udgangsspektralresponstilstandene for den spatiotemporale metasoverflade forlænges meget, sådan, at der kunne opnås mere præcise manipulationer af de elektromagnetiske oplysninger uden at øge metasurfacernes designkompleksitet.

Derudover forskerne demonstrerede, at den uafhængige kontrol af de spektrale reaktioner på den spatiotemporale metasoverflade også kunne realiseres. Den uafhængige kontrol af flere harmoniske kan åbne nye muligheder for den metasurface-baserede multitasking, hvorved elektromagnetisk information uafhængigt kunne behandles med frekvensgapede kanaler. Et proof-of-concept-eksperiment udføres i mikrobølgeregimet for at verificere mekanismerne for gruppeforlængelsen og uafhængig kontrol af flere harmoniske med den spatiotemporale metasurface.

Ved at inkorporere den foreslåede model med Shannons entropityori, forfatterne opdagede yderligere informationsovergangseffektiviteten af ​​de spatiotemporale metasurfaces med hensyn til de ovennævnte to mekanismer. De opnåede resultater kan anvendes til at forudsige kanalkapaciteten for den spatiotemporale metasoverflade, hvilket ville være nyttigt at guide analysen og designet af spatiotemporale metasurfaces til trådløs kommunikation. I øvrigt, de demonstrerede, at de udgangsspektrale reaktioner fra den spatiotemporale metasurface kan hjælpe med at bevise Fermats lille sætning, hvilket igen kan give flere spor til at forstå de ikke-forsvundne spektrasvar fra de spatiotemporale metasurfaces.

"Den foreslåede teori etablerer en kvantitativ ramme til karakterisering af informationstransmissionskapaciteterne i de rumtidige metasurfaces, som giver dybere fysisk indsigt i at forstå spatiotemporale metasurfaces ud fra informationsperspektivet, og tilbyder nye metoder til at lette analyse og design. Den præsenterede ramme og opnåede resultater, med vidtrækkende spektral anvendelighed, ville være nyttigt at lægge grundlaget for fremtidige undersøgelser af regimet for informationsbaserede spatiotemporale metasurfaces, og forventes at muliggøre nye informationsorienterede applikationer, herunder kognitiv harmonisk bølgefrontsteknik, intelligent computational imaging, og 6. generations (6G) trådløs kommunikation, "konkluderer forskerne.