Media met een kleine permittiviteit, d.w.z. de epsilon-near-zero (ENZ) media, hebben veel aandacht getrokken op het gebied van natuurkunde, materiaalkunde en techniek. De golflengte in ENZ-medium is in principe oneindig uitgerekt, wat ruimtelijk statische, maar tijdelijk oscillerende golfdynamiek induceert.

Er is al lang een streven om de flexibele manipulatie van ENZ-media te bereiken en real-world toepassingen te creëren. De afgelopen jaren hebben de opkomst van metamaterialen plaatsgevonden, waarbij onderzoekers periodiek opgestelde kunstmatige eenheden of resonatoren gebruiken om de effectieve constitutieve parameters van het samengestelde medium te regelen. Het blijft echter een mysterie hoe een ENZ-medium met meerdere resonatoren zich zou gedragen en hoe die resonatoren op elkaar inwerken via de ENZ-achtergrond.

In een onlangs gepubliceerd artikel in Light:Science &Applications , onthulde een team van wetenschappers, geleid door professor Yue Li van het Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, China, die de krachten bundelde met de Public University van Navarra, Spanje, en de University of Pennsylvania, VS, een exotisch fenomeen in ENZ-media.

Ze toonden aan dat meerdere dicht opeengepakte diëlektrische staven, genaamd fotonische doteringsmiddelen, niet-interagerende resonantiemodi kunnen bieden terwijl ze nog steeds gekoppeld zijn aan de externe omgeving. Het gedrag van deze "niet-interactieve resonatoren" was contra-intuïtief en contrasteerde met dat van conventionele microgolf- en optische resonatoren. Zowel de theorie als experimenten toonden aan dat ENZ-medium dat meerdere diëlektrische doteermiddelen omvat een "kamvormige" dispersie van de effectieve permeabiliteitsfunctie kan vertonen, en opmerkelijk genoeg kan elk "vinkje" in de frequentiekam worden geassocieerd met één specifiek doteringsmiddel en kan worden zelfstandig gewijzigd.

De wetenschappers stelden de techniek van dispersiecodering voor ENZ-media voor. Door de aan- of afwezigheid van elk diëlektrisch doteringsmiddel te kiezen, kan men de reacties van het ENZ-medium onafhankelijk regelen op een reeks frequenties. De wetenschappers presenteerden twee interessante toepassingen van de dispersiecodering.

De eerste is de optische tagging waarbij verschillende combinaties van diëlektrische doteermiddelen verschillende informatiereeksen kunnen vertegenwoordigen, en de tweede is een digitaal herconfigureerbaar kamprofielfilter. De wetenschappers vatten de belangrijkste punten samen van de techniek van dispersiecodering voor ENZ-media:

"(1) Als een belangrijk verschil met de periodieke metamaterialen wordt de effectieve parameter (effectieve permeabiliteit) van het gedoteerde ENZ-medium volledig bepaald door de kenmerken van de eenheidscellen, d.w.z. de diëlektrische doteermiddelen, en niet door hun posities. (2 ) De bijdragen van de niet-interagerende diëlektrische doteermiddelen aan het hele ENZ-medium zijn additief, wat het ontwerp van kunstmatige composietmaterialen aanzienlijk vereenvoudigt."

"In de toekomst kan de techniek van dispersiecodering worden gebruikt voor de verwerking van analoge signalen met meerdere frequenties in terahertz en zelfs optische regimes. Aangezien de vorm van ENZ-media en de ruimtelijke rangschikking van diëlektrische doteermiddelen geen invloed hebben op het effect van dispersiecodering, is men in staat om ultracompacte en sterk geïntegreerde apparaten te realiseren voor de hoogfrequente signaalverwerking en filtering", aldus de wetenschappers. + Verder verkennen

Onzichtbaarheidsmantel met fotonische kristallen