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发现传输EM波的拓扑LC电路 无需反向散射

2019-02-01 22:00:21来源:

NIMS成功地制造了以蜂窝图案排列的拓扑LC电路,其中即使在路径急剧转向时,电磁(EM)波也可以在没有反向散射的情况下传播。这些电路可以适合用作高频电磁波导,这将允许各种电子设备(例如移动电话)中的小型化和高集成度。

在寻找具有拓扑特性的材料方面出现了激增,即使样品形状发生变化,其功能也不会受到影响。拓扑特性首先在电子系统中被发现,并且最近已经开发出用于光和微波的概念,其预期可用于构建免于反向散射的光学和电磁波导。然而,在光和微波中实现拓扑特性通常需要在外部磁场下的旋磁材料或一些复杂的结构。为了匹配现有的电子技术和光子技术,基于传统材料和简单结构实现拓扑性能非常重要。

2015年,该研究团队成功地在电介质圆柱体(如硅)的蜂窝晶格中展示了光和微波的拓扑特性。这一次,该团队理论上在微带线,平坦电路中发现,当金属条形成蜂窝状图案并且六边形内六角形和六边形条带宽度不同时,电磁波达到拓扑特性。该团队还制作了微带并测量了其表面的电场,并成功地观察了拓扑电磁模式的详细结构,其中在波传播过程中产生了在特定方向上极化的电磁能涡旋。

该研究表明,可以使用传统材料以简单的结构诱导电磁波的拓扑传播。由于拓扑电磁波传播即使在路径急剧转向时也不受反向散射的影响,因此紧凑型电磁电路的设计成为可能,从而导致电子设备的小型化和高集成化。另外,涡旋的方向和与拓扑电磁模式相关的涡度可以用作高密度信息通信中的数据载体。所有这些特征可能有助于以物联网和自动驾驶汽车为代表的先进信息社会的发展。