Spredningskodning af ENZ-medier via flere fotoniske dopanter

Medier med lille permittivitet, dvs. epsilon-near-zero (ENZ) medierne, har tiltrukket sig stor opmærksomhed fra felterne fysik, materialevidenskab og teknik. Bølgelængden i ENZ-medium er i princippet uendeligt strakt, hvilket inducerer rumligt statisk, mens den tidsmæssigt oscillerende bølgedynamik.

Der har længe været et ønske om at opnå den fleksible manipulation af ENZ-medier og skabe applikationer i den virkelige verden. De seneste år har set fremkomsten af ​​metamaterialer, hvor forskere bruger periodisk arrangerede kunstige enheder eller resonatorer til at kontrollere de effektive konstitutive parametre for kompositmediet. Det er dog stadig et mysterium, hvordan et ENZ-medium bestående af flere resonatorer ville opføre sig, og hvordan disse resonatorer interagerer gennem ENZ-baggrunden.

I et papir, der netop er offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Yue Li fra Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Kina, i samarbejde med Public University of Navarre, Spanien og University of Pennsylvania, USA, afslørede et eksotisk fænomen i ENZ-medier.

De demonstrerede, at flere tætpakkede dielektriske stænger, kaldet fotoniske dopanter, kan tilbyde ikke-interagerende resonanstilstande, mens de stadig er koblet til det ydre miljø. Opførselen af ​​disse "ikke-interagerende resonatorer" var kontraintuitiv, og den stod i kontrast til den for konventionelle mikrobølgeresonatorer og optiske resonatorer. Både teorien og eksperimenterne viste, at ENZ-medium, der omfatter flere dielektriske doteringsmidler, kan udvise en "kamformet" spredning af den effektive permeabilitetsfunktion, og bemærkelsesværdigt nok kan hvert "tæg" i frekvenskammen være forbundet med et specifikt dopingmiddel og kan være ændres selvstændigt.

Forskerne foreslog teknikken til spredningskodning for ENZ-medier. Ved at vælge tilstedeværelsen eller fraværet af hvert dielektrisk doteringsmiddel kan man uafhængigt styre responserne fra ENZ-mediet ved en række frekvenser. Forskerne præsenterede to interessante anvendelser af spredningskodningen.

Den første er den optiske tagging, hvor forskellige kombinationer af dielektriske doteringsmidler kan repræsentere forskellige informationsserier, og den anden er et digitalt rekonfigurerbart kamprofileret filter. Forskerne opsummerer nøglepunkterne i teknikken til dispersionskodning for ENZ-medier:

"(1) Som en vigtig forskel fra de periodiske metamaterialer er den effektive parameter (effektiv permeabilitet) af det doterede ENZ-medium fuldstændig bestemt af enhedscellernes egenskaber, dvs. de dielektriske doteringsmidler, og ikke af deres positioner. (2 ) Bidragene fra de ikke-interagerende dielektriske dopingmidler til hele ENZ-mediet er additive, hvilket væsentligt forenkler designet af kunstige kompositmaterialer."

"I fremtiden kan teknikken med spredningskodning bruges til muti-frekvens analog signalbehandling i terahertz og endda optiske regimer. Da formen af ​​ENZ-medier såvel som det rumlige arrangement af dielektriske dopanter ikke har nogen indflydelse på effekten af dispersionskodning, er man i stand til at realisere ultrakompakte og højt integrerede enheder til højfrekvent signalbehandling og filtrering," sagde forskerne. + Udforsk yderligere

Usynlighedskappe med fotoniske krystaller