Investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad de la Ciudad de Nueva York han propuesto recientemente y validado experimentalmente una Metasuperficie sintonizable electrónicamente. Esta metasuperficie, presentado en un artículo publicado en Revisión física X , puede rotar la polarización de una onda incidente polarizada arbitrariamente sin cambiar su relación axial.

Las metauperficies son materiales laminares artificiales texturizados en una escala de sub-longitud de onda para producir respuestas electromagnéticas personalizadas. En años recientes, estos materiales han permitido un control sin precedentes sobre las ondas electromagnéticas, abriendo posibilidades interesantes en numerosas áreas, incluidas las comunicaciones inalámbricas, captura de imágenes y energía.

A pesar de sus numerosas ventajas, la mayoría de los diseños de metasuperficie solo ofrecen funcionalidades estáticas. La nueva metasuperficie ideada por los investigadores, por otra parte, tiene propiedades dinámicamente ajustables, y por lo tanto podría aplicarse en una variedad más amplia de áreas.

"Hace unos pocos años, nuestro grupo de investigación introdujo un enfoque pragmático para realizar metasuperficies con respuestas bianisotrópicas personalizadas, "Zhanni Wu, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Este enfoque implica colocar en cascada superficies metálicas con patrones (es decir, anisotrópicos) a través de un espesor de sublongitud de onda para lograr un objetivo eléctrico, propiedades magnéticas y quirales / omega. La técnica se adapta a las técnicas de micro y nano fabricación planas, permitiendo la realización de metasuperficies desde RF a longitudes de onda visibles ".

En los ultimos años, el mismo equipo de investigadores diseñó y realizó varias metasuperficies, con varias funcionalidades. Aunque estas metasuperficies ultrafinas lograron un control de frente de onda extremo, sus funcionalidades permanecieron estáticas y dependientes de sus parámetros geométricos fijos.

"En este trabajo, integramos dispositivos sintonizables, diodos varactor, en una metasuperficie para lograr un control dinámico sobre la respuesta de la metasuperficie, "Explicó Wu." Demostramos una metasuperficie transparente con una respuesta quiral sintonizable, que puede rotar la polarización de una onda incidente ".

Manipular las propiedades de las ondas electromagnéticas (por ejemplo, amplitud, fase y polarización) normalmente implica una combinación de componentes ópticos, como lentes, polarizadores y placas de ondas. La nueva metasuperficie introducida por los investigadores tiene un rotador de polarización, que consiste en una estructura birrefringente sintonizable intercalada entre dos placas de cuarto de onda basadas en metasuperficie rotadas ± 45 °.

"Un rotador de polarización sintonizable convencional suele tener un tamaño de varias longitudes de onda (decenas a cientos) y consta de dos placas de cuarto de onda giradas (polarizadores lineales a circulares) colocadas a cada lado de un medio birrefringente sintonizable, como una capa de cristal líquido, "Anthony Grbic, otro investigador que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Aquí, hemos reemplazado este voluminoso dispositivo con una cascada de metasuperficies, resultando en un dispositivo de espesor de sublongitud de onda y funcionalidad equivalente ".

El enfoque demostrado por Wu, Grbic y su colega Younes Ra'di permiten diseños ultracompactos y podrían aplicarse en sistemas polarimétricos de microondas para la caracterización o detección de objetos. Por ejemplo, su rotador de polarización basado en metasuperficie podría integrarse con un elemento de antena para desarrollar un sistema de antena compacto para imágenes de microondas polarimétricas.

"Nuestro trabajo allana el camino para el perfil plano / bajo, antenas dinámicamente sintonizables y sistemas ópticos / cuasiópticos, "Grbic dijo." Uno puede imaginar la sustitución de configuraciones ópticas o electromagnéticas voluminosas que requieren combinaciones de componentes convencionales, incluyendo lentes, elementos de afinación, cambiadores de fase, moduladores de luz espacial, placas de ondas, polarizadores lineales simplemente con ultradelgados en cascada, metasuperficies ajustables ".

El reciente estudio realizado por Wu, Grbic y Ra'di introdujeron una plataforma novedosa que permite el control total del frente de onda transmitido. Los investigadores demostraron su enfoque desarrollando un rotador de polarización sintonizable, sin embargo, también podría utilizarse para adaptar las ondas reflejadas. En el futuro, Por lo tanto, su método podría aplicarse al diseño de una metasuperficie sintonizable que no solo rota la polarización de la onda reflejada / transmitida, pero también dirige un rayo en diferentes direcciones.

"Nuestros planes de investigación futuros también incluyen el desarrollo de diseños de metasuperficies apiladas para el control de amplitud sintonizable, además del control de fase / polarización que hemos demostrado hasta la fecha, ", Dijo Ra'di a Phys.org." Otro objetivo nuestro es traducir esos diseños de metasuperficies a longitudes de onda ópticas ".

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