[论文解读] On quasi-static cloaking due to anomalous localized resonance

Hongjie Li, Jingzhi Li+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 2015

Metamaterials and Metasurfaces Applications被引用 24

一句话总结

本文将二维隐身技术中的异常局域共振（CALR）扩展至三维，证明了在先前二维研究中采用的标准等离子体配置下，CALR在三维中不会发生。相反，本文提出了两种新颖的三维结构——一种无内核，另一种具有任意形状且填充介质的内核——成功实现了CALR，从而确立了在新型几何与材料条件下实现准静态隐身的可行性。

ABSTRACT

This work concerns the cloaking due to anomalous localized resonance (CALR) in the quasi-static regime. We extend the related two-dimensional studies in [2,10] to the three-dimensional setting. CALR is shown not to take place for the plasmonic configuration considered in [2,10] in the three-dimensional case. We give two different constructions which ensure the occurrence of CALR. There may be no core or an arbitrary shape core for the cloaking device. If there is a core, then the dielectric distribution inside it could be arbitrary.

研究动机与目标

• 研究异常局域共振（CALR）是否可在三维准静态设置中发生。
• 确定将二维等离子体CALR配置扩展至三维的局限性。
• 构建新的三维介电结构，使其在传统等离子体设置失效时仍能实现CALR。
• 探讨内核几何形状与介电特性在三维中实现CALR的作用。

提出的方法

• 对三维准静态麦克斯韦方程组进行理论分析，以模拟隐身行为。
• 构建两种不同的三维结构：一种无内核，另一种具有任意形状的内核。
• 采用特定的介电分布，以在三维设置中诱导异常局域共振。
• 通过数学证明，所构建的结构在准静态近似下支持CALR。
• 分析共振结构附近电场的行为，以确认场增强与隐身效应。
• 通过识别实现共振所必需的几何与材料条件，将[2,10]中的二维结果推广至三维。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在三维准静态系统中实现异常局域共振（CALR）？
• RQ2 为何标准的二维等离子体配置在三维中无法产生CALR？
• RQ3 当传统等离子体结构失效时，哪些替代的三维结构可支持CALR？
• RQ4 内核的存在或缺失如何影响三维中CALR的可能性？
• RQ5 内核内部的任意介电分布是否仍可实现三维中的CALR？

主要发现

• 在先前二维研究中采用的标准三维等离子体配置下，CALR不会发生。
• 提出了两种新型三维结构，即使无内核也能成功实现CALR。
• 在三维器件中，内核的存在并非实现CALR的必要条件。
• 内核内部的介电分布可以是任意的，且不会阻碍CALR的发生。
• 理论框架证实，在所提出的配置下，CALR在三维中是可实现的，从而扩展了先前的二维研究成果。