Les propriétés des matériaux peuvent se comporter de façon amusante. Ajustez un aspect pour rendre un appareil plus petit ou moins étanche, par exemple, et quelque chose d'autre pourrait changer d'une manière indésirable, de sorte que les ingénieurs jouent à un jeu d'équilibrage d'une caractéristique contre une autre. Maintenant, une équipe d'ingénieurs électriciens de Penn State a un moyen de contrôler simultanément diverses propriétés optiques des guides d'ondes diélectriques en utilisant un revêtement à deux couches, chaque couche avec une épaisseur et un poids proches de zéro.

"Imaginez le robinet d'eau dans votre maison, qui est un appareil indispensable au quotidien, " a déclaré Douglas H. Werner, John L. et Genevieve H. McCain Chaire de professeur de génie électrique. "Sans tuyaux pour transporter l'eau de sa source au robinet, l'appareil ne vaut rien. C'est la même chose avec les « guides d'ondes ». Ils transportent des signaux électromagnétiques ou optiques de la source à l'appareil - une antenne ou autre micro-onde, dispositif à ondes millimétriques ou térahertz. Les guides d'ondes sont un composant essentiel de tout système électromagnétique ou optique, mais ils sont souvent négligés car l'accent a été mis sur les appareils eux-mêmes et non sur les guides d'ondes."

Selon Zhi Hao Jiang, ancien boursier postdoctoral à Penn State et maintenant professeur à l'Université du Sud-Est, Nankin, Chine, Les revêtements de métasurface permettent aux chercheurs de réduire le diamètre des guides d'ondes et de contrôler les caractéristiques de guidage d'ondes avec une flexibilité sans précédent.

Les chercheurs ont développé un matériau si fin qu'il est presque bidimensionnel, avec des caractéristiques qui manipulent et améliorent les propriétés du guide d'ondes.

Ils ont développé et testé deux vernis de protection, un pour guider le signal et un pour masquer le guide d'ondes. Ils ont créé les revêtements en concevant judicieusement le motif sur les surfaces pour permettre une nouvelle fonctionnalité de guide d'ondes transformatrice. Les revêtements sont appliqués sur une tige en forme de tige, Guide d'ondes en téflon avec la couche de guidage touchant le téflon et la couche de protection à l'extérieur.

Ce revêtement conforme quasi bidimensionnel qui est configuré comme un matériau de masquage peut résoudre le problème de diaphonie et de blocage. Les guides d'ondes diélectriques ne sont généralement pas utilisés seuls, mais en paquets. Malheureusement, fuite des guides d'ondes conventionnels, permettant au signal d'un guide d'ondes d'interférer avec ceux situés à proximité.

Les chercheurs notent également dans le numéro d'aujourd'hui (25 août) de Communication Nature que « l'efficacité du revêtement artificiel peut être bien maintenue pour les courbes de guide d'ondes en faisant correspondre correctement les propriétés de dispersion des cellules unitaires de métasurface ». Bien que le revêtement puisse être appliqué sur un coude du guide d'ondes, le guide d'ondes ne peut pas être plié après l'application du revêtement.

L'amélioration des propriétés du guide d'ondes pour contrôler soigneusement la polarisation et d'autres attributs permet aux guides d'ondes d'être plus petits, et l'atténuation de la diaphonie permet à ces guides d'ondes plus petits d'être regroupés plus étroitement. Des guides d'ondes plus petits et plus étroitement groupés pourraient conduire à une miniaturisation accrue.

"En termes d'applications, celles-ci incluraient des systèmes à ondes millimétriques/térahertz/infrarouges pour la détection, communication, et l'imagerie qui doivent manipuler la polarisation, presser les signaux à travers des guides d'ondes de plus petite section, et/ou nécessitent un déploiement dense de composants interconnectés, " a déclaré Jiang.

Lei Kang travaillait également sur ce projet, attaché de recherche en génie électrique, État de Penn.