2
دانشجوی دکترا، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران
چکیده
هدف اصلی این مقاله، استفاده از فراسطوح برای نامرئی سازی اجسام است. برای رسیدن به این هدف، روشی برای تحلیل فراسطوح استوانه‌ای ارائه شده است. بدین صورت که با الهام‌گرفتن از نحوه مدل‌کردن فراسطوح صفحه‌ای، روشی مبتنی بر مشخصه‌گذاری فیزیکی فراسطوح استوانه‌ای در راستای مدل‌سازی و استخراج پارامترهای تنسوری آن‌ها بیان می‌شود. روش‌های ارائه شده این مقاله برای تحلیل، مدل‌سازی و استخراج پارامترهای فراسطوح استوانه‌ای، برای هر نوع دلخواه از فراسطوح خطی در بازه فرکانسی وسیعی متشکل از امواج رادیویی و مایکروویو تا امواج نوری قابل پیاده‌سازی هستند. در گام بعدی، فرمولاسیون ارائه شده برای کاهش میزان پراکندگی امواج الکترومغناطیسی از اجسام یا به اصطلاح نامرئی کردن آن‌ها استفاده شده است. روش ارائه شده برای نامرئی‌سازی این امکان را فراهم می‌سازد تا بتوان با توجه به محدودیت‌های پیاده‌سازی عملی، پیکربندی‌های متفاوتی از فراسطوح را برای تحقق هر نوع نامرئی‌سازی ارائه نمود. به‌علاوه، فرمولاسیون مذکور در فراهم‌کردن درک و توصیف فیزیکی نامرئی‌سازی تأثیر به سزایی دارد. برای راستی‌آزمایی نتایج، فرمولاسیون این مقاله به یک نمونه فراسطح طراحی شده اعمال گردید. نهایتاً، به کمک شبیه‌سازی‌های تمام‌موج، پارامترهای تنسوری فراسطح استخراج شده و نامرئی‌سازی مورد نظر تحقق یافته است.
[1] F. Kuester, M. A. Mohamed, M. Piket-May, and C. L. Holloway, “Averaged transition conditions for electromagnetic fields at a metafilm,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, no. 10, 2003. DOI: 10.1109/TAP.2003.817560.
[2] Li, S. Singh, and D. Sievenpiper, “Metasurfaces and their applications,” Nanophotonics, vol. 7, no. 6, pp. 989-1011, 2018. https://doi.org/10.1515/nanoph-2017-0120.
[3] L. Holloway, E. F. Kuester, J. A. Gordon, J. O’Hara, J. Booth, and D. R. Smith, “An overview of the theory and applications of metasurfaces: the two-dimensional equivalents of metamaterials,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 54, no. 2, pp. 10-35, 2012. DOI: 10.1109/MAP.2012.6230714.
[4] S. Asadchy, A. Díaz-Rubio, and S. A. Tretyakov, “Bianisotropic metasurfaces: physics and applications,” Nanophotonics, vol. 7, no. 6, pp. 1069-1094, 2018. https://doi.org/10.1515/nanoph-2017-0132.
[5] Malekzadeh, M. Rezayatfam. "New broadband absorber, lightweight with a thickness of 1.4 mm to reduce the radar cross section of objects", Applied Electromagnetics, 2019. (In Persian). https://sid.ir/ paper/ 526111/fa
[6] R. Simovski, Composite Media with Weak Spatial Dispersion, Pan Satanford Publishing, 2018.
[8] Selvanayagam and G. V. Eleftheriades, “Discontinuous electromagnetic field using orthogonal electric and magnetic currents for wavefront manipulation,” Optics Express, vol. 21, no. 12, pp. 14409-14429, 2013. https://doi.org/10.1364/ OE.21.014409.
[9] C. Jiang et al., “Controlling the polarization state of light with a dispersion-free metastructure,” Physical Review X, vol. 4, pp. 021026, 2014. https://doi.org /10.1103/ PhysRevX.4.021026.
Veysi, C. Guclu, and F. Capolino, “Vortex beams with strong longitudinally polarized magnetic field and their generation by using metasurfaces,” Journal of the Optical Society of America B, vol. 32, no. 345, pp. 345-354, 2015. https://doi.org/10.1364/JOSAB.32.000345.
Orazbayev, N. Mohammadi Estakhri, A. Alù, and M. Beruete, “Experimental demonstration of metasurface‐based ultrathin carpet cloaks for millimeter waves,” Advanced Optical Materials, vol. 5, no. 1, pp. 1600606, 2017. https://doi.org/10.1002/adom.201600606.
H. Dorrah, M. Chen, and G. V. Eleftheriades, “Bianisotropic Huygens’ metasurface for wideband impedance matching between two dielectric media,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 9, pp. 4729-4742, 2018. DOI: 10.1109/ TAP. 2018.2851361.
Wang et al., “Metantenna: when metasurface meets antenna again,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 3, pp. 1332-1347, 2020. DOI: 10.1109/TAP.2020.2969246.
Ma, M. S. Mirmoosa, and S. A. Tretyakov, “Parallel-plate waveguides formed by penetrable metasurfaces,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 3, pp. 1773-1785, 2020. DOI: 10.1109/ TAP.2019.2934580.
M. Idemen, Discontinuities in the Electromagnetic Field, John Wiley & Sons, 2011.
J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, 4th Edition, Pearson, 2013.
L. Holloway, M. A. Mohamed, E. F. Kuester, and A. Dienstfrey, “Reflection and transmission properties of a metafilm: with an application to a controllable surface composed of resonant particles,” IEEE Transactions on Electromagnetic Compability, vol. 47, no. 4, 2005. DOI: 10.1109/TEMC.2005.853719.
Achouri, M. A. Salem and C. Caloz, “General metasurface synthesis based on susceptibility tensors,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 7, pp. 2977-2991, 2015. DOI: 10.1109/ TAP.2015.2423700.
Albooyeh, S. Tretyakov and C. Simovski, “Electromagnetic characterization of bianisotropic metasurfaces on refractive substrates: General theoretical framework,” Annalen der Physik, vol. 528, no. 9-10, pp. 721-737, 2016. https://doi.org/10.1002/ andp.201600015.
Zaluški, A. Grbic, and S. Hrabar, “Analytical and experimental characterization of metasurfaces with normal polarizability,” Physical Review B, vol. 93, pp. 155156, 2016. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93. 155156.
Epstein and G. V. Eleftheriades, “Synthesis of passive lossless metasurfaces using auxiliary fields for reflectionless beam splitting and perfect reflection,” Physical Review Letters, vol. 117, pp. 256103, 2016. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.256103
H. Jiang and D. H. Werner, “Exploiting metasurface anisotropy for achieving near-perfect low-profile cloaks beyond the quasi-static limit,” Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 46, pp. 505306, 2013. DOI 10.1088/0022-3727/46/50/505306
A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, 2nd Edition, John Wiley & Sons, 2012.
G. Dudley, Mathematical Foundations for Electromagnetic Theory, John Wiley & Sons, 1994.
F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, 1983.
-H. Kwon, “Lossless tensor surface electromagnetic cloaking for large objects in free space,” Physical Review B, vol. 98, pp. 125137, 2018. https://doi.org/10.1103/ PhysRevB.98.125137
Safari, H. Kazemi, A. Abdolali, M. Albooyeh, and F. Capolino, “Illusion mechanisms with cylindrical metasurfaces: A general synthesis approach,” Physical Review B, vol. 100, pp. 165418, 2019. https://doi.org/ 10.1103/PhysRevB.100.165418
)
