Теория исследователей подтверждает, что можно использовать плащ, чтобы идеально скрыть объект для определенной длины волны, но скрыть объект от освещения, содержащего разные длины волн, становится сложнее по мере увеличения размера объекта.Андреа Алу, профессор электротехники и компьютерной инженерии и ведущий исследователь в области технологии маскировки, вместе с аспирантом Франческо Монтиконе создали количественную основу, которая теперь устанавливает границы пропускной способности электромагнитных плащей для объектов различного размера и состава. В результате исследователи могут рассчитать ожидаемую оптимальную производительность устройств-невидимок до того, как спроектировать и разработать конкретную маску для интересующего объекта.
Алу и Монтиконе описывают свои работы в журнале Optica.Плащи изготавливаются из искусственных материалов, называемых метаматериалами, которые обладают особыми свойствами, позволяющими лучше контролировать приходящую волну, и могут делать объект невидимым или прозрачным. Вновь установленные границы распространяются на плащи из пассивных метаматериалов — те, которые не получают энергию от внешнего источника энергии.
По словам Алу, понимание ограничений по ширине и размеру маскировки важно для оценки потенциала маскирующих устройств для реальных приложений, таких как антенны связи, биомедицинские устройства и военные радары. Структура исследователей показывает, что эффективность пассивной маскировки в значительной степени определяется размером скрываемого объекта по сравнению с длиной волны входящей волны, и дает количественную оценку того, насколько значительно усложняется маскировка для более коротких длин волн.Например, можно скрыть антенну среднего размера от радиоволн в относительно широкой полосе пропускания для более четкой связи, но практически невозможно скрыть большие объекты, такие как человеческое тело или военный танк, от видимых световых волн, которые намного короче радиоволн.
«Мы показали, что невозможно резко подавить светорассеяние танка или самолета для видимых частот с помощью доступных в настоящее время методов, основанных на пассивных материалах», — сказал Монтиконе. «Но для объектов, сравнимых по размеру с длиной волны, которая их возбуждает (например, типичная радиоволновая антенна или наконечник некоторых инструментов оптической микроскопии), полученные оценки показывают, что вы можете сделать что-то полезное, ограничения становятся более свободными, и мы можем их количественно оценить ».Исследователи полагают, что предлагаемая структура не только предоставляет практическое руководство по исследованиям маскирующих устройств, но и помогает развеять некоторые мифы, которые сложились вокруг маскировки и ее способности делать большие объекты невидимыми.«Вопрос в том, можем ли мы сделать пассивный плащ, который сделает невидимыми объекты человеческого масштаба?» "Сказал Алу. «Оказывается, существуют строгие ограничения на покрытие объекта пассивным материалом, чтобы он выглядел так, как будто объекта не было, для произвольной приходящей волны и точки наблюдения».Теперь, когда доступны ограничения полосы пропускания для маскировки, исследователи могут сосредоточиться на разработке практических приложений с этой технологией, приближающихся к этим ограничениям.
«Если мы хотим выйти за рамки пассивных маскировочных характеристик, есть и другие варианты», — сказал Монтиконе. "Наша группа и другие исследователи изучают активные и нелинейные методы маскировки, для которых эти ограничения не применяются. В качестве альтернативы, мы можем стремиться к более свободным формам невидимости, как в устройствах маскировки, которые вводят фазовые задержки при прохождении света, методы маскировки, или другие оптические трюки, которые создают впечатление прозрачности, не уменьшая фактически общее рассеяние света ».Лаборатория Алу работает над дизайном активных плащей, в которых используются метаматериалы, подключенные к внешнему источнику энергии, для достижения более широкой полосы пропускания прозрачности.
«Даже с активными масками теория относительности Эйнштейна фундаментально ограничивает конечные характеристики невидимости», — сказал Алу. «Тем не менее, с новыми концепциями и конструкциями, такими как активные и нелинейные метаматериалы, можно продвинуться вперед в поисках прозрачности и невидимости».