隱形斗篷脈入可見光波段
- 上線日期：2008/8/13 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國科學家設計出一種光學材料，並證實該材料在可見光頻譜範圍具有部分隱形(partial invisibility)的能力。該團隊相信此設計能夠證實基本電磁斗蓬(electromagnetic cloaking)理論的正確性，同時也為邁向理想中的完美隱形踏出了第一步。
馬里蘭大學的Christopher Davis表示，他們是第一個證實在可見光波段存在部分穩形能力的研究團隊。該小組已設計出具有部分隱形能力的2D材料，相信同樣的設計原理可以應來達成3D隱形。
為了要達到隱形，該團隊必須巧妙的控制電力線與磁力線的分佈，因此需要一個同時具有正確電容率(permittivity)與磁導率(permeability)的材料。最近的電磁斗蓬理論設計多半是針對微波範圍，要將操作頻率推廣到可見光波段並不容易。Davis解釋，電磁隱形必須藉助於負磁導率，然而負磁導在光學這麼高頻的範圍很難達到。
Davis等人採用電漿子超材料(plasmonic metamaterials)，其電漿子(2D表面光波)會自然表現出負折射率的特性。Davis指出，傳統上科學家需要針對橫向電場(TE)偏振設計磁導率，針對橫向磁場(TM)偏振設計電容率。然而表面電漿波只有一種偏振狀態，控制其電容率就可以作出一個簡單的隱形設計。
馬里蘭的電漿子超材料是由數個沉積在金薄膜上的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)同心圓環所組成，電漿子傳播時會連續通過金-空氣與金-PMMA構成的區域，這些區域具有相反的折射率。Davis解釋，具有正負折射率的相連條紋區域，會使電漿子沿著曲線路徑傳遞，而這種讓光行進方向彎曲繞過給定區域的能力是隱形的必要條件。
該研究團隊下階段的目標是將隱形斗蓬的尺寸提升到約100個波長。Davis表示，目前他們在實驗上只能讓1個波長的物體隱形，想要讓隱形的範圍更大，超材料的損耗必須非常小。詳見Optics Letters 33 1342 (2008)。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/35116
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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