La possibilité de cacher un objet arbitraire avec une cape à distance de l'objet est une tâche unique dans la recherche en photonique, bien que le phénomène n'ait pas encore été réalisé dans la pratique. Dans une étude récente maintenant publiée dans Lumière :science et applications , Tianhang Chen et ses collègues du laboratoire Key de Micro-Nano Electronics and Smart Systems, et le State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation en Chine a proposé la première réalisation expérimentale d'un dispositif d'occultation à distance. L'appareil peut rendre invisible tout objet situé à une distance spécifique en utilisant une fréquence de courant continu (CC).

Ils comprenaient un réseau de résistances négatives avec des éléments actifs pour réaliser la fonction à distance de la cape DC. Basé sur le réseau, Chen et al. ont pu générer à distance une région cachée à l'aide de la cape, sans déformer les courants loin de la région masquée, afin que l'objet puisse continuer à interagir avec son environnement. Le travail a montré que tout objet dans la région cachée était invisible pour un détecteur de courant continu et que la cape ne nécessitait pas de connaissance préalable de l'objet lui permettant de cacher un objet arbitraire. Les scientifiques ont montré la supériorité du dispositif d'occultation à distance pour des applications futures potentielles dans la recherche médicale ou géologique.

L'optique de transformation peut être utilisée pour concevoir une cape qui guide les ondes électromagnétiques pour contourner la région masquée sans aucune perturbation. Des recherches antérieures sur les capes et les dispositifs d'illusion impliquaient d'enfermer l'appareil, empêcher son interaction avec l'environnement extérieur, également. Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont proposé une cape à distance qui pourrait cacher un objet à distance, basé sur le concept d'un "anti-objet, ' où la diffusion de l'objet caché a été annulée par 'l'anti-objet'. Les résultats ont été obtenus à distance, tandis que l'objet caché a gardé la continuité de l'espace avec l'environnement d'arrière-plan. Cependant, cette cape 'anti-objet' n'a été conçue que pour un objet caché avec des dimensions ou des paramètres connus, donc, petits changements dans la taille de l'objet, sa forme et sa position ont détérioré la restauration exacte du champ incident. L'« anti-objet » ne peut donc pas cacher des objets arbitraires comme peut le faire une cape conventionnelle.

Pour surmonter cette limite, les scientifiques ont précédemment proposé une méthode d'optique de transformation multiple pour concevoir un camouflage à distance pour masquer des objets de formes arbitraires. Encore, de telles conceptions nécessitaient des matériaux à double négatif qui sont très difficiles à réaliser. Par conséquent, cacher à distance des objets arbitraires est encore à un stade conceptuel et reste à démontrer expérimentalement. Dans la présente étude, Chen et al. a proposé la première réalisation expérimentale d'un dispositif d'occultation à distance pour cacher un objet arbitraire avec un manteau en utilisant la fréquence du courant continu. Ils ont conçu le dispositif d'occultation CC à distance avec une optique de transformation à plusieurs plis et ont réalisé un réseau de résistances négatives avec des éléments actifs pour jouer un rôle important dans la mise en œuvre de la fonction à distance de l'occultation CC. La cape pourrait générer à distance une région cachée sans déformer le courant. Les scientifiques ont montré à quel point différents objets de la région cachée étaient invisibles.

Dans le montage expérimental, Chen et al. comparé deux sortes de camouflage; dont un fermé, occultation conventionnelle et occultation à distance à fréquence continue. Une cape à distance pourrait être construite avec un élément ou avec plusieurs éléments, et l'étude a utilisé deux éléments comme exemple. Les scientifiques ont d'abord transformé l'espace libre en un manteau carré, suivi d'une seconde transformation pour plier le manteau carré pour l'ouvrir. La région cachée dans le présent travail conservait encore une continuité spatiale avec l'environnement de fond, tout en étant complètement isolé des champs de courant extérieurs, permettant à tout objet statique arbitraire dans la région cachée de se déplacer librement à l'intérieur de la région tout en restant invisible. Le phénomène rapporté par Chen et al. différaient complètement des capes DC précédentes, où la performance de la cape dépendait de la forme et de la conductivité de l'objet caché.

Les scientifiques ont effectué des simulations de la cape avec l'analyse de la méthode des éléments finis à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics. Le courant simulé coulait de la source ponctuelle à travers la cape. Chen et al. a utilisé une source de courant stable dans le coin supérieur droit de la simulation et a simulé la distribution potentielle où le courant s'écoulait d'une source ponctuelle dans trois scénarios différents. Pour vérifier les performances de la cape indépendamment de l'objet, Chen et al. testé deux objets cachés supplémentaires ; un isolant carré et un conducteur circulaire. Ils ont mesuré le potentiel électrique par rapport aux cas du fond et de l'objet seuls, pour un excellent accord entre les deux; indiquant que la performance de dissimulation était indépendante de la taille et de la forme de l'objet.

Pour démontrer l'effet omnidirectionnel de la cape à distance, Chen et al ont simulé la source de courant stable dans une position différente par rapport à la cape, et le dispositif de dissimulation fonctionnait toujours comme prévu. Cependant, ils ont montré que lorsque la distance entre la cape et l'objet augmentait, le manteau impliquait des paramètres plus négatifs. Par conséquent, la complexité de calcul et la consommation de mémoire ont également augmenté dans la simulation. Au total, les simulations générées dans l'étude ont fourni un exemple pour vérifier le concept de la cape à distance.

Pour démontrer expérimentalement le concept, Chen et al. conçu et fabriqué l'échantillon de cape à distance. Le manteau nécessitait une conductivité anisotrope et négative pour réaliser le milieu complexe. Les scientifiques ont utilisé des optiques de transformation « à base de maillage » pour concevoir une conductivité anisotrope, tout en utilisant un milieu négatif avec des éléments actifs pour concevoir une conductivité négative. Ils ont observé que le matériau à conductivité négative DC fournissait une « élévation » potentielle lorsque le courant traversait le matériau. À la fréquence DC, la résistance et la source pourraient être combinées et simplifiées en une seule source avec une alimentation. Pour réaliser pratiquement des médias négatifs aussi efficaces, les scientifiques ont fourni le potentiel électrique requis avec un suiveur de tension. Pour mettre en pratique les expériences, ils ont appliqué quatre circuits imprimés pour remplir les résistances négatives.

Pour vérifier les performances de l'appareil, les scientifiques ont fabriqué l'ensemble du circuit imprimé à une taille de 60 x 60 cm et ont atteint la conductivité électrique requise avec des résistances de dispositif monté en surface (SMD). Ils ont ensuite conçu les médias négatifs, objet masqué et correspondance des limites avec des circuits imprimés indépendants séparés de la carte principale pour faciliter le remplacement. Les scientifiques ont mesuré les résultats pour trois objets cachés différents, comprenant un conducteur circulaire et un isolant carré. Dans les résultats, les lignes équipotentielles apparaissaient « rondes » comme si de rien n'était, pour indiquer que la conception expérimentale a fonctionné de manière appropriée dans la pratique. Le résultat a été possible puisque la configuration expérimentale a annulé la distorsion causée par les différents objets cachés pour indiquer une bonne fonctionnalité de dissimulation. Le résultat a été encore renforcé lorsque Chen et al. analysé la décroissance du potentiel électrique de la source pour les trois expériences, où les résultats étaient bien en accord avec le fond sans objet. La performance de la cape à distance proposée était indépendante de l'objet.

De cette façon, Chen et al. a démontré expérimentalement une cape à distance qui fonctionnait pour des objets arbitraires à distance en utilisant la fréquence CC pour la première fois. Étant donné que les composants électroniques qu'ils utilisaient étaient des éléments statiques à courant continu, la cape était beaucoup plus stable que celles conçues avec des hautes fréquences. Plus important encore, la cape était capable de guider les courants électriques autour d'un objet caché à l'aide d'éléments actifs car l'objet maintenait une connexion physique avec son environnement. Par exemple, de tels objets arbitraires peuvent être enterrés sous terre avec un dispositif de dissimulation déployé sur l'objet à distance pour son invisibilité sous des capteurs de courant géologique pour des applications dans la recherche géologique. En outre, la cape peut avoir des applications potentielles en médecine pour empêcher les interférences avec les dispositifs implantés in vivo.

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