空気中のレーダー信号を操作するための仮想双曲線メタマテリアル

大気中のマイクロ波ビーム伝送と操作は、重要だが困難な作業です。空気中の電子レンジの送信とルーティングの主要な課題の1つは、回折のために避けられない発散です。ここでは、激しいレーザーパルスの自己焦点を合わせた結果として、空気中の一連のプラズマチャネルによって形成された仮想双曲線メタマテリアル（VHMM）を導入および設計し、そのような構造を使用して空気中のマイクロ波梁を操作できることを示します。双曲線、または無期限のメタマテリアルは、主軸に沿って互いに逆兆候の誘電率および/または透過性テンソル要素を持つフォトニック構造であり、強い異方性をもたらします。私たちの概念実証結果は、提案された仮想双曲線メタマテリアル構造を効率的なビームコリメーションに使用し、障害物の周りのレーダー信号を導き、空気中の電磁波操作のための新しいパラダイムを開くことができることを確認します。

Microwave beam transmission and manipulation in the atmosphere is an important but difficult task. One of the major challenges in transmitting and routing microwaves in air is unavoidable divergence because of diffraction. Here we introduce and design virtual hyperbolic metamaterials (VHMMs) formed by an array of plasma channels in air as a result of self-focusing of an intense laser pulse, and show that such structure can be used to manipulate microwave beams in air. Hyperbolic, or indefinite, metamaterials are photonic structures that possess permittivity and/or permeability tensor elements of opposite sign with respect to one another along principal axes, resulting in a strong anisotropy. Our proof-of-concept results confirm that the proposed virtual hyperbolic metamaterial structure can be used for efficient beam collimation and for guiding radar signals around obstacles, opening a new paradigm for electromagnetic wave manipulation in air.