返回第三百零二章 方法可行  15岁,成为国宝级天才科学家首页

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    这套思路和彭德里的变换光学有着本质区别,它完全不用刻意让光线绕路传播,光路该怎么走就怎么走,光线照样会打在物体表面,只需要在表层附上一层光学对消涂层,从源头把散射信号直接抵消掉就行。

    而最重要的是,这样做的工程优势是巨大的。

    变换光学想要构造完整的弯曲空间,超材料层厚度必须远大于工作波长,所以只能做厚重的体材料结构,像裹了一件厚棉袄一样。

    而干涉对消只需要一层贴附在表面的薄膜,理论厚度能压缩到亚波长级别,相当于把一件笨重的厚棉袄,直接做成了贴身轻薄的皮肤衣,那工程实现的难度就直接下降好几个量级了。

    不过这个方法看着思路精巧,真要做起来也不是那么简单的。

    相比于变换光学,干涉对消对数学建模的要求直接拉高了一个层级。

    变换光学本质就是纯粹的几何求解问题,只要敲定了空间弯曲的构型,映射的材料参数就能唯一确定了,剩下的不过是海量运算而已。

    而干涉对消完全不同,它属于是一个无穷维约束优化问题:给定物体表面每一个点的散射特性,要求在每一个点上实时生成一个与之精确匹配的对消信号,而这两个信号的匹配精度将直接决定隐身的效果。

    也就是说,想要用对消的方式来实现光学隐匿,那就必须同时满足振幅要相等,相位要相反,偏振要匹配这三个条件,而且不能只适配单一的波长,还要在整个可见光频段内全程成立。

    可见光波长横跨 380 纳米到 780 纳米,将近一个倍频程,只要任意一个波长出现微小失配,就会漏出映射色光的散射痕迹,隐身效果就会当场失效。

    想要做到这一点并不容易。

    比如日常生活中常见的主动降噪耳机,用的就是相干对消原理,可即便是应用了目前最顶尖对消技术的降噪耳机,也只能在单点或者极少数位置实现精准对消而已。

    一旦要把这种对消效果,拓展到完整的物体曲面上,还要同步复盖整个可见光频段,那整个问题的求解维度,将会直接呈爆炸式飙升,难度也会呈几何级数翻倍。

    肖宿敛眉,在草稿上写下了一行字:“全频段曲面干涉对消的数学结构”。

    他盯着这行字看了好一会儿,脑子里快速思考合适的数学工具。

    这个问题的数学骨架其实很清淅。

    物体表面每一点的散射特性,本身就是一个多元函数,而这个函数的自变量则是空间位置和光波频率,因变量则是散射振幅和相位。

    而目标也很明确,那就是要在物体表面复盖一层有源超表面,让超表面上每一个纳米天线都能独立调控入射光的振幅和相位,再让超表面产生的次级散射场等于物体散射场的负值,进而实现隐匿。

    不过,这里面藏着一个很深的坑,那就是超表面上的每一个纳米天线在调控散射场的时候,不可能只影响它自己头顶上那一个点的场。

    要知道,电磁场是一个全局量,一个天线产生的场会扩散到整个曲面上,影响邻近天线的工作状态。

    也就是说每一个天线既是信号的发射器,同时也是邻近天线信号的接收器,它们通过近场耦合纠缠在一起,整个系统的散射响应不是单个天线的简单叠加,而是一个巨大的耦合网络。

    这跟他在飞行包线仿真里遇到的耦合面曲率奇异问题,在数学上简直就象是亲兄弟一样。

    推进方程和结构方程在耦合面上互相影响,谁也不能独立求解,而超表面上的纳米天线也是在近场耦合局域里互相影响,谁也不能独立设计。

    飞行包线的问题他最后用顾辛流型把三个子流形分开了,又用耦合面的嵌入曲率描述了相互作用的强度,那这里的近场耦合网络能不能也用类似的思路来处理呢?

    仅一秒钟,肖宿就打消了这个念头。

    因为飞行包线的耦合是三个子系统之间的外在耦合,子系统内部还是各自封闭的。

    而超表面的近场耦合,是几百上千万个天线组成的绸密网络,每一个天线都跟它周围一圈邻居直接耦合,耦合矩阵的规模是天线的数量级,而且还是非对称的。

    它们之间并不完全共通。

    肖宿无意识的转了转笔。

    或许这里还可以引入分层筛法?洞房筹谋夜

    先把超表面上的纳米天线数组看作一个二维的离散格点,每一个格点上有一个天线,那天线的近场耦合范围就映射一个邻域半径,那不同耦合半径之间的嵌套关系就跟筛法中不同层级的关系非常相似了。

    然后可以用分层筛法把近场耦合网络拆解成几个层级。

    第一层是每一个天线自身的独立响应,第二层是最近邻耦合,第三层是次近邻耦合,以此类推,每一层耦合的强度按距离衰减,衰
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