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天津大学研制出三维大尺度太赫兹隐身器件
梅西 2015-12-19
导语

一直以来,《哈利波特》中描述的隐身衣被认为是小说和幻想中才有的宝物,但近年来这一概念成为了可能,并吸引了众多电磁领域研究者的兴趣。超材料和变换光学理论这两大电磁领域最新的研究成果,为隐身衣的实现提供了理论基础和技术上的可行性。

一直以来,《哈利波特》中描述的隐身衣被认为是小说和幻想中才有的宝物,但近年来这一概念成为了可能,并吸引了众多电磁领域研究者的兴趣。超材料和变换光学理论这两大电磁领域最新的研究成果,为隐身衣的实现提供了理论基础和技术上的可行性。到目前为止,隐身在微波、光波以及声学等领域都获得了实验验证。然而,隐身器件的结构复杂性、较小的隐身区域和较窄的隐身带宽仍然是其研究中尚未解决的难题,影响着现有隐身器件的应用与发展。另一方面,相对于其他波段,太赫兹隐身器件的研究和发展相对较少,尤其是实验研究,受制于太赫兹测量手段的复杂性,一直是该领域的研究难点。

天津大学太赫兹研究中心、精仪学院张伟力教授“千人计划”团队博士研究生梁达川、青年教师谷建强、韩家广教授等利用新型变换光学算法,提出了太赫兹三维大尺度反射式隐身方案,采用由各向异性人造蓝宝石构成的三角形棱镜组首次在太赫兹波段实现了大尺寸隐身器件。其隐身区域的高度达到1.75mm, 隐身区域与整个隐身结构的体积比为0.05:1,比国际上已报道的微结构太赫兹隐身器件要高出一个量级

。在理论计算和数值模拟充分验证了太赫兹反射式隐身方案之后,实验验证太赫兹隐身效果是最后也是最难攻克的难题。研究团队在传统太赫兹时域光谱系统的基础上,采用光纤引导飞秒激光,实现了宽频太赫兹探测器 的空间扫描功能,并利用该系统对蓝宝石隐身器件的反射特性进行了实验测量。

实验结果表明,该隐身器件对于太赫兹入射波,如同平面反射镜一样,实现了接近完 美的反射传输,而对于器件下方隐身区域中放置的隐藏物体不会形成散射效应。进一步的研究还表明,该隐身器件在较大的入射角度范围内(±10o)和很宽的频 段里(0.2~1THz)都具有非常好的反射隐身能力,而且其构成材料来源广泛,对加工的精度要求也并不苛刻,不仅代表了国内外太赫兹波段隐身研究的最新 进展,而且具有广阔的应用前景。

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张伟力教授简介:

天津大学太赫兹研究中心主任、精仪学院光电子科学技术系教授,光学工程博士生导师Email:thztju@tju.edu.cn

个人主页:http://jyxy.tju.edu.cn/cn/szdw/20110119/210.shtml

课题组主页:http://terahertz.tju.edu.cn/

研究方向:

1、太赫兹光子学

2、亚波长光学

3、超快激光与超快现象

个人经历:

长江学者特聘教授。1993年毕业于天津大学精仪学院,获得光学工程博士学位。1993至1995年香港科技大学物理系博士后。1995至今先后担 任天津大学精仪学院、美国俄克拉荷马州立大学电气与计算机工程系副教授、教授、博士生导师。2006年至今担任天津大学太赫兹研究中心主任,2008至 2011年任教育部(南开大学、天津大学)光电信息技术科学重点实验室主任。2010年获得国家自然科学基金会海外及港澳学者合作研究基金(原杰出青年基 金B类),同年入选“教育部长江学者奖励计划”,2011年入选天津“千人计划”。

    张伟力教授长期从事太赫兹光子学领域,包括太赫兹等离子光子学、新型人工电磁媒质、三维隐身介质、及太赫兹光导天线器件等方面的研究工作。在 《Nature Photonics》、《Physical Review Letters》、《Optics Letters》等国际学术期刊发表邀请或研究论文100余篇,SCI检索被引用1600余次,H因子h = 23。学术成果分别在《Nature Photonics》,《Physics》,以及CLEO:2011 Press Releases等国际光学和物理学杂志、媒体和学术会议新闻中心被重点报道。担任多种学术刊物的副主编、特邀编辑、常务编委或编委,分别应《IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics》和《Chinese Optics Letters》等杂志邀请编辑出版“太赫兹专辑”,并担任《Nature Photonics》、《Optics Letters》等30余种学术刊物的审稿人。作为副主席、分会主席或节目委员会成员组织多次国际学术会议,担任2011年国际激光与光电会议 (CLEO’ 2011)太赫兹技术与应用委员会副主席。先后获得国家或部委级科技奖励或荣誉十余项。


韩家广教授简介:

天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息工程系研究员,光学工程博导Email:jiaghan@tju.edu.cn

个人主页:http://jyxy.tju.edu.cn/cn/szdw/20110225/347.shtml

研究方向:

1、太赫兹科学与技术

2、光与物质相互作用

3、人工电磁微结构

个人研究经历:

1、1996-2000 北京师范大学物理系,理学学士

2、2001-2006 中国科学院上海应用物理研究所,理学博士

3、2006-2007 美国俄克拉荷马州立大学,博士后

4、2007-2010 新加坡国立大学物理系,李光耀Fellow

5、2010-至今 天津大学精仪学院太赫兹研究中心,研究员、博导

6、2012年 日本大阪大学短期访问教授

奖励:首届爱因斯坦物理奖、中国科学院院长奖、中国科学院优秀毕业生、2010教育部新世纪人才、新加坡李光耀基金奖


谷建强副教授简介:

天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息工程系副教授,Email:gjq@tju.edu.cn

课题组主页:http://terahertz.tju.edu.cn/


梁达川博士研究生简介:

津大学精密仪器与光电子工程学院博士研究生,Email:fifaldc@163.com

(本文整理自天津大学网站http://www.tju.edu.cn

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作者 梅西

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  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
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