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简易型“隐身斗篷”

撰文:约翰·马特森(John Matson)

翻译:王栋

INTRODUCTION

科学家们研制出了一种新型的隐身器件,这种器件的基础结构是两层金膜。当两层金膜叠放在一起时,它们之间就能形成一个被称为“锥面波导”的不可见区域。不过,这项技术只能隐藏一片二维区域,而不是一块三维区域。

近年来,光学研究人员提出了许多“隐身斗篷”的概念,也就是通过有效弯曲物体周围的光线来使该物体隐身。大部分隐身方法都依赖于一种被称为“超材料”的物质。它们的结构经过精心设计,具有异乎寻常的光学性质(参见《环球科学》2006年第8期《超透镜 颠覆光学常识》一文)。不过,一种简单得多的隐身器件,可以完全不需要这种所谓的“超材料”。

美国华盛顿特区BAE系统公司、陶森大学及普渡大学的研究人员已经研制出了一种新型的隐身器件。这种器件的基础结构是两层金膜,一层覆盖在一块弯曲透镜的表面,另一层覆盖在一片平板玻璃的表面。当两层金箔叠放在一起时,它们之间就能形成一个被称为“锥面波导”(tapered waveguide)的不可见区域。这种方法的窍门在于材料的折射率具有一定的梯度,因此,如果从平行于镜片组的方向入射进来,光线所经的路径就会弯曲,绕过中心区域——用这项研究的合作者、普渡大学电气及计算机工程教授弗拉基米尔·沙拉耶夫(Vladimir M. Shalaev)的话来说,这“就像水流绕过了一块石头”。

隐身器件可以由覆上金膜的透

2007年,一个研究组曾经借助“超材料”设计出了可见光波段的“隐身斗篷”,当时沙拉耶夫正是那个研究组的成员。但是,那件“斗篷”只对预先设定的特定波长的光线有效,而且只能隐藏一块极小的区域。相比之下,波导隐身器件能够在多个波长的可见光下使用,能隐身的区域也大得多。谈及制作“隐身斗篷”时,沙拉耶夫说:“从一开始,我们就意识到这是一个巨大的挑战。不是说完全不可能,而是真的,真的太难了。”

英国伦敦帝国学院的物理学家约翰·彭德里(John Pendry)评论说,锥面波导隐身法是一个“非常聪明的主意”。苏格兰圣安德鲁斯大学的物理学家乌尔夫·莱昂哈德(Ulf Leonhardt)也同意这一观点,他把2009年5月29日发表在《物理评论快报》( Physical Review Letters )上的相关论文称为“一项天才的工作、一个简便而绝妙的构想”。不过,这两位科学家都指出,这项技术只能隐藏一片二维区域,而不是一块三维区域。“大概你想隐藏的东西也不太可能被压进一个二维平面。”彭德里如此评论。尽管如此,这项研究成果仍会在光学通信领域中大有作为。 Jzs4nE0ToRQSNH5SyMUwvaQCcDL4M42hUNRomJHBn1UPpESQNOfvbLuBgBvVtc5z

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