Application of Space-and Time-Modulated Dispersion Engineered Metamaterials to Signal Processing and Magnetless NONRECIPROCITY

Les métamatériaux sont des structures conçues pour intéragir avec les composantes électriques et magnétiques de la lumière d'une manière particulière qui n'est pas possible avec des matériaux naturels. Elles sont composées de méta-atomes, qui sont faits d'un ensemble d'éléments de taille plus petite que la longueur d'onde, réalisés à partir de matériaux composites tels que des métaux ou des diélectriques. Les métamatériaux acquièrent leurs propriétés de leur structure macroscopique plutôt que des propriétés microscopiques des élements qui les composent. Le mot « méta » provient du Grec dont la signification est au-delà, indiquant le concept d'une abstraction au-delà d'un autre concept. Les métamatériaux statiques conventionnels tirent profit de l'ingénierie spatiale de la dispersion pour présenter des propriétés exotiques non observées dans les matériaux usuels, tel qu'un indice de réfraction négatif. Un type plus sophistiqué de métamatériaux statiques, basé sur une structure dispersive modulée spatialement, peut être employé pour former un manteau d'invisibilité. Au cours de la dernière décennie, les métamatériaux dynamiques ont été présentés comme une nouvelle génération de systèmes électromagnétiques versatiles et ont rapidement acquis un grand intérêt de la part de la communauté scientifique. Les milieux modulés dans “l'espacetemps”, dont les paramètres constitutifs varient périodiquement dans l'espace et le temps, représentent une classe avancée de métamatériaux dynamiques non-réciproques. De tels milieux sont dotés de propriétés particulières telles que la capacité à générer des fréquences de façon non-réciproque. Contrairement aux métamatériaux périodiques statiques tels que les cristaux photoniques, les milieux modulés dans l'espace-temps présentent une dispersion asymétrique. D'ailleurs, par analogie avec les milieux en mouvement, où la vitesse du milieu est limitée à la vitesse de la lumière, les milieux modulés dans l'espace-temps peuvent acquérir des vitesses subluminales et superluminales. En conséquence, un éventail varié de bandes d'énergie orientées horizontalement, obliquement et verticalement sont accessibles dans les milieux modulés dans l'espace-temps, alors que dans les métamatériaux conventionnels ou les réseaux de Bragg, les bandes d'énergie sont seulement orientées horizontalement. Ces bandes d'énergie obliques et verticales apportent des degrés de liberté additionnels qui peuvent être utilisés pour la conception de différents systèmes électromagnétiques. La non-réciprocité basée sur la modulation dans l'espace-temps offre un chemin viable vers la conception de systèmes électromagnétiques non-réciproques intégrés.