2009年10月,东南大学的两位科学家崔铁军和程强,利用曾被用来实现“隐身斗篷”的超材料制造了人类历史上第一个“光学黑洞”“微波黑洞”。
简介
微波是一种波长在几毫米到几分米之间的电磁波。经过数值模拟计算和实验分析,这个“微波黑洞”能够将绝大部分入射的微波吸入其中,微波的频率越高,被吸入的比例就越大。
结构
“微波黑洞”的结构主要分为两部分,一个是由40层“工”型结构(Ishapedstructure)所组成的同心圆外壳,半径为108到36毫米;一个是由20层ELC(electricfieldcoupled)共振器所组成的同心圆内核,半径从36毫米起依次递减。“微波黑洞”上下共三层,总高度仅5。4毫米,装在一块0。8毫米厚刻有60圈凹槽的聚苯乙烯泡沫底座上。
“工”型结构的外壳是一种超材料,它每一个单元的形状像汉字的“工”字。当其几何尺寸从0。2毫米到1。4毫米逐渐增加时,“工”型结构表现出来的介电常数也随之增大了十几倍。因此,为了让外壳的介电常数满足平方反比定律,每一层“工”型结构的尺寸,也必须随着半径的不同而进行精确的调整。同时“微波黑洞”的层数也非常有讲究。由于“工”型结构的介电常数是逐层变化的,因此每一层不能太厚,要求大约在微波波长的十分之一左右。这样的同心圆外壳介电常数的平方反比变化才显得平滑,微波才会乖乖的钻入“微波黑洞”之内。而对于波长在万分之一毫米量级的可见光来说,这样的变化远远不够精细。这个用于囚禁微波的牢笼,在个头矮小的可见光看来过于庞大,因此我们用普通相机拍到的“微波黑洞”并不是漆黑的一团。如果要制造用以吸收可见光和红外线的“光学黑洞”,就必须将器件的尺寸控制在万分之一毫米以下。这个尺寸略高于“纳米材料”的量级,同目前计算机中央处理器上的电子元件尺寸较为接近。因此,尽管“光学...
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