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    浙江大学与新加坡南洋理工大学等科研人员合作在可见光频段隐身器件研究方面取得新进展

    日期 2013-11-19   来源:信息科学部   作者:何杰  【 】   【打印】   【关闭

      隐身技术研究是当前电磁学、物理学、光学、材料科学及相关交叉学科的前沿热点领域之一,对未来科技、经济、国防、社会发展将产生重大影响。近日, 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室、国际电磁科学院浙大分院陈红胜教授与新加坡南洋理工大学张柏乐等学者合作, 设计实现了一种可见光波段的多边形隐身器件,该研究成果“Ray-optics cloaking devices for large objects in incoherent natural light”最近发表于《自然通讯》(Nature Communication, 2013 doi:10.1038/ncomms3652)。

      隐身技术通过控制电磁波,使其能够绕过被隐身的区域,按照原来的方向传播,从而达到物体完全隐形的目的。近几年,隐身技术的研究取得了飞速的发展。但仍然面临着很大的技术瓶颈,如频带窄、对材料参数要求苛刻、隐身区域尺寸小、难以在光频段实现等,因此目前隐身技术的研究主要还处于实验验证及测试阶段,离应用还有很长的距离。

      针对这一挑战,该课题组在充分研究隐身领域所面临的关键技术瓶颈的基础上,对隐身器件的实现方案进行了全面的评估和设计。考虑到人眼对光线的相位和略微延时并不敏感,他们对隐身衣理论作了简化,剔除了透射波相位要求保持一致的条件,并选用在工业上可以大规模制备的一种玻璃作为隐身的材料,将隐身的“尺寸”扩增到直径分米量级以上,并且可以在任意极化的自然光下隐身。这种方案不依赖纳米级别工艺,就研制出了能够在水中隐形的六边形柱状隐身器件和能够在空气中隐形的多边形隐身器件,在实验中成功地将置身于这些隐身器件中的金鱼和猫进行了光学隐身。

      隐身衣理论体系的先驱者之一、英国帝国理工学院John Pendry教授在接受英国《卫报》采访时评价这项工作是隐身研究领域“一个真正的进步(a genuine step forward)”。此外,他在接受《自然》杂志采访时进一步指出:“每个人都想拥有一件在可见光频段下能够隐藏现实世界中很大物体的隐身衣,但是要达到这点需要对理想的隐身衣理论进行一些折中设计,”他认为陈红胜和他的同事们在这方面走的比大多数研究者更远,他们剔除了透射波相位要求保持一致的条件,实现了尺度相当大的可见光隐身器件。

      这项研究目前虽然还只能在几个方向上实现有效地隐身,但是可以工作在整个可见光频段。由于选用了工业上可以大规模制备的玻璃来实现,使得这类隐身器件的设计及实现的难度大大降低,对隐身衣进入实际应用起到了重大推动作用。

      上述研究工作得到了尊龙凯时优秀青年基金、面上项目和重大项目(项目资助号:61322501, 61275183, 60990322)以及中组部青年拔尖人才项目等的支持。

      相关研究内容和报道详见:Nature Communication, 2013 doi:10.1038/ncomms3652,http://www.bio1000.com/gnjz/xueke/biophysics/478473.html