Design e desempenho da capa omnidirecional ideal em espaço livre. (a) Projeto de camuflagem baseado na óptica de transformação linear. (b) Diagrama esquemático da capa real. (c) Desempenho de camuflagem simulado (I, II, III) e medido (IV, V, VI). Crédito:Science China Press Uma equipe liderada pelo Prof. Hongsheng Chen da Universidade de Zhejiang e pelo Prof. Yu Luo da Universidade Tecnológica de Nanyang conduziu pesquisas sobre a implementação prática de dispositivos ópticos de transformação de parâmetros completos. Com base na óptica de transformação linear e na teoria da constituição de metamateriais transparentes combinados omnidirecionalmente, a equipe de pesquisa projetou e implementou uma capa de invisibilidade omnidirecional de parâmetros completos, capaz de ocultar objetos de grande escala no espaço livre.
Este trabalho foi publicado na National Science Review intitulado "Dispositivos ópticos de transformação omnidirecional de parâmetros completos", com o Dr. Yuan Gao da Universidade de Zhejiang como primeiro autor, o Prof.
Em 2006, o Prof. Pendry do Imperial College London propôs a óptica de transformação, que descreve a correspondência entre o caminho de propagação das ondas eletromagnéticas (EM) e os parâmetros constitutivos dos materiais, fornecendo um método universal e poderoso para controlar as ondas EM.
A última década testemunhou o rápido desenvolvimento da óptica de transformação, através da qual foram concebidos vários novos dispositivos ópticos, tais como capas de invisibilidade, dispositivos de ilusão electromagnética e concentradores. Porém, os parâmetros constitutivos dos meios ópticos de transformação são anisotrópicos, e geralmente heterogêneos ou com valores singulares, tornando-os difíceis de serem implementados.
Por exemplo, as capas de invisibilidade omnidirecionais que foram implementadas experimentalmente até agora sempre sofreram algumas simplificações nos parâmetros materiais. Os projetos simplificados sacrificam o casamento de impedâncias e, assim, deterioram o desempenho dos dispositivos ópticos de transformação.
Para resolver esses problemas, o grupo de pesquisa projetou uma capa de invisibilidade planar omnidirecional de parâmetros completos 2D composta de apenas dois materiais homogêneos baseados em óptica de transformação linear. Os parâmetros constitutivos do primeiro material são anisotrópicos, com valores zero e extremos, e as ondas EM que se propagam na direção óptica possuem velocidade de fase infinita.
Este material é usado para permitir que a onda EM contorne uma região de camuflagem com casamento de impedância omnidirecional e atraso de fase zero. O segundo material também possui parâmetros constitutivos anisotrópicos para obter compensação de fase com casamento de impedância omnidirecional, e as ondas EM que se propagam na direção óptica possuem velocidade de fase subluminal.
Na verificação experimental, os pesquisadores implementaram esses dois materiais com parâmetros constitutivos completos para a onda polarizada por TM.
O primeiro foi realizado utilizando patch arrays metálicos de subcomprimentos de onda com ressonância Fabry-Pérot, enquanto o segundo foi obtido com estruturas compostas por ressonadores elétricos tradicionais em forma de I e ressonadores de anel dividido.
Finalmente, os pesquisadores mediram os campos magnéticos ao redor da capa omnidirecional de parâmetros completos composta pelos dois materiais anteriores sob a incidência da onda polarizada TM em diferentes ângulos, demonstrando excelente desempenho de invisibilidade.
Este estudo demonstrou a primeira capa de invisibilidade omnidirecional de parâmetros completos no espaço livre, que pode ocultar um objeto de grande escala para iluminação incidente arbitrária. A camuflagem implementada pode ser imediatamente usada para suprimir a seção transversal de dispersão do alvo na comunicação por radar e na detecção biestática.
A abordagem apresentada neste trabalho também tem implicações de longo alcance para as implementações práticas de outros dispositivos ópticos de transformação de parâmetros completos.
