Pesquisadores da University of Michigan e da City University of New York recentemente propuseram e validaram experimentalmente um metassuperfície ajustável eletronicamente. Esta metassuperfície, apresentado em um artigo publicado em Revisão Física X , pode girar a polarização de uma onda incidente polarizada arbitrariamente sem alterar sua razão axial.

Metasurfaces são materiais de folha artificiais texturizados em uma escala de sub comprimento de onda para produzir respostas eletromagnéticas personalizadas. Nos últimos anos, esses materiais permitiram um controle sem precedentes sobre as ondas eletromagnéticas, abrindo possibilidades interessantes em várias áreas, incluindo comunicações sem fio, imagem e captação de energia.

Apesar de suas inúmeras vantagens, a maioria dos projetos de metassuperfície oferece apenas funcionalidades estáticas. A nova metassuperfície idealizada pelos pesquisadores, por outro lado, tem propriedades ajustáveis ​​dinamicamente, e poderia, portanto, ser aplicado em uma ampla variedade de áreas.

"Alguns anos atrás, nosso grupo de pesquisa introduziu uma abordagem pragmática para realizar metassuperfícies com respostas bianisotrópicas personalizadas, "Zhanni Wu, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Esta abordagem envolve superfícies metálicas padronizadas em cascata (isto é, anisotrópicas) através de uma espessura de comprimento de onda para alcançar eletricidade alvo, propriedades magnéticas e quirais / ômega. A técnica é adequada para técnicas de micro e nanofabricação planas, permitindo a realização de metassuperfícies de RF para comprimentos de onda visíveis. "

Ao longo dos últimos anos, a mesma equipe de pesquisadores projetou e realizou várias metassuperfícies, com várias funcionalidades. Embora essas metassuperfícies ultrafinas tenham alcançado um controle extremo da frente de onda, suas funcionalidades permaneceram estáticas e dependentes de seus parâmetros geométricos fixos.

"Nesse trabalho, integramos dispositivos ajustáveis, diodos varator, em uma metassuperfície para obter controle dinâmico sobre a resposta da metassuperfície, "Wu explicou." Demonstramos uma metassuperfície transparente com uma resposta quiral ajustável, que pode girar a polarização de uma onda incidente. "

Manipular as propriedades das ondas eletromagnéticas (por exemplo, amplitude, fase e polarização) normalmente envolve uma combinação de componentes ópticos, como lentes, polarizadores e placas de onda. A nova metassuperfície introduzida pelos pesquisadores possui um rotador de polarização, que consiste em uma estrutura birrefringente sintonizável ensanduichada entre duas placas de quarto de onda baseadas na metassuperfície com rotação de ± 45 °.

"Um rotador de polarização sintonizável convencional tem tipicamente vários comprimentos de onda em tamanho (dezenas a centenas) e consiste em duas placas de um quarto de onda giradas (polarizadores lineares a circulares) colocadas em ambos os lados de um meio birrefringente sintonizável, como uma camada de cristal líquido, "Anthony Grbic, outro pesquisador que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Aqui, substituímos este dispositivo volumoso por uma cascata de metassuperfícies, resultando em um dispositivo de espessura abaixo do comprimento de onda e funcionalidade equivalente. "

A abordagem demonstrada por Wu, Grbic e seu colega Younes Ra'di permitem designs ultracompactos e podem ser aplicados em sistemas polarimétricos de microondas para a caracterização ou detecção de objetos. Por exemplo, seu rotador de polarização baseado em metassuperfície pode ser integrado com um elemento de antena para desenvolver um sistema de antena compacto para imagens polarimétricas de microondas.

"Nosso trabalho abre caminho para um perfil plano / baixo, antenas sintonizáveis ​​dinamicamente e sistemas ópticos / quasi-opticos, "Grbic disse." Pode-se imaginar a substituição de configurações eletromagnéticas ou ópticas volumosas que requerem combinações de componentes convencionais, incluindo lentes, elementos de ajuste, deslocadores de fase, moduladores de luz espacial, placas de onda, polarizadores lineares simplesmente com ultrafinos em cascata, metassuperfícies sintonizáveis. "

O estudo recente realizado por Wu, Grbic e Ra'di introduziram uma nova plataforma que permite o controle total da frente de onda transmitida. Os pesquisadores demonstraram sua abordagem desenvolvendo um rotador de polarização ajustável, no entanto, também pode ser usado para adaptar ondas refletidas. No futuro, seu método poderia, portanto, ser aplicado ao projeto de uma metassuperfície sintonizável que não apenas gira a polarização da onda refletida / transmitida, mas também direciona um feixe em diferentes direções.

"Nossos planos de pesquisa futura também incluem o desenvolvimento de projetos de metassuperfície empilhados para controle de amplitude ajustável, além do controle de fase / polarização que demonstramos até agora, "Ra'di disse ao Phys.org." Outro objetivo nosso é traduzir esses designs de metassuperfície em comprimentos de onda ópticos. "

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