將某樣東西變成隱形在科幻小說中是常見的，例如《哈利·波特》中的隱形斗篷。當然，這聽起來很酷，但它在故事中如此常見的原因是，這將是令人難以置信的有用技術(shù)。它在間諜活動和軍事方面的用途是顯而易見的，但還有更多的應(yīng)用。
鑒于其巨大的用處，科學家和工程師一直在積極研究這個東西，這可能并不令人驚訝。他們也取得了相當多的進展，使用三氧化鉬、超材料、超薄膜和電介質(zhì)材料來制造隱形斗篷。這一切都歸結(jié)為以適當?shù)姆绞讲倏v光線，特別令人驚嘆的是，這一領(lǐng)域的創(chuàng)新也可以大大增強傳感器、電信、加密和許多其他技術(shù)。
太空，最后的邊疆......聯(lián)邦星艦企業(yè)號繼續(xù)執(zhí)行其探索銀河系的任務(wù)，這時所有的通信渠道突然被一個無法穿透的星云切斷了。在標志性電視劇《星際迷航》的許多情節(jié)中，英勇的乘員們必須在短短45分鐘的播出時間內(nèi) “用技術(shù)解決技術(shù)”和“用科學解決科學”。盡管在他們的實驗室里花費了相當長的時間，羅斯托克大學的一個科學家團隊成功地開發(fā)了一種全新的人造材料設(shè)計方法，這種材料可以通過精確調(diào)整的能量流來傳輸光信號而不產(chǎn)生任何扭曲。
“當光在一個不均勻的介質(zhì)中傳播時，它經(jīng)歷了散射。”羅斯托克大學物理研究所的Alexander Szameit教授描述了他的團隊考慮問題的出發(fā)點：“這種效應(yīng)迅速地將緊湊的定向光束轉(zhuǎn)變?yōu)槁涔?，我們所有人都熟悉夏天的云和秋天的霧。值得注意的是，正是一種材料的微觀密度分布決定了散射的具體細節(jié)。誘導(dǎo)透明的基本思想是利用一個鮮為人知的光學特性為光束掃清道路，可以這么說。”
這第二個特性，在光子學領(lǐng)域以非恒定性的神秘標題而聞名，描述了能量的流動，或者更準確地說，光束的放大和衰減。直觀地說，相關(guān)的效應(yīng)似乎是不可取的--特別是由于吸收而導(dǎo)致的光束衰減，似乎對改善信號傳輸?shù)娜蝿?wù)有很大的反作用。然而，非厄米效應(yīng)已經(jīng)成為現(xiàn)代光學的一個關(guān)鍵方面，整個研究領(lǐng)域都在努力利用損失和放大的復(fù)雜相互作用來實現(xiàn)高級功能。
這篇論文的第一作者、博士生Andrea Steinfurth說：“這種方法開辟了全新的可能性。關(guān)于一束光，有可能在微觀層面上選擇性地放大或抑制光束的特定部分，以抵消任何退化的發(fā)生。為了留在星云的畫面中，其光散射特性可以被完全抑制。我們正在積極地修改一種材料，以使其盡可能地傳輸特定的光信號。為此，能量流必須得到精確控制，因此它可以像拼圖的碎片一樣與材料和信號結(jié)合在一起。”
通過與維也納工業(yè)大學的合作伙伴緊密合作，羅斯托克大學的研究人員成功地應(yīng)對了這一挑戰(zhàn)。在他們的實驗中，他們能夠在一公里長的光纖網(wǎng)絡(luò)中重現(xiàn)并觀察光信號與他們新開發(fā)的活性材料之間的微觀互動。
事實上，誘導(dǎo)性透明只是這些發(fā)現(xiàn)所帶來的迷人的可能性之一。如果真的要讓一個物體消失，僅僅防止散射是不夠的。相反，光波必須在它后面完全不受干擾地出現(xiàn)。然而，即使在太空的真空中，僅衍射就能確保任何信號將不可避免地改變其形狀。“我們的研究提供了以這樣一種方式構(gòu)造材料的配方，即光束通過時，仿佛該材料和它所占據(jù)的空間區(qū)域都不存在。即使是羅慕倫人虛構(gòu)的隱形裝置也無法做到這一點，”共同作者Matthias Heinrich博士說，這又回到了《星際迷航》的最后邊疆。
這項工作中的發(fā)現(xiàn)代表了非厄米光子學基礎(chǔ)研究的突破，并為敏感光學系統(tǒng)的主動微調(diào)提供了新的方法，例如醫(yī)療用的傳感器。其他潛在的應(yīng)用包括光學加密和安全數(shù)據(jù)傳輸，以及具有定制屬性的多功能人工材料的合成。
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號