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九州十年信誉:变换光学为学科交叉提供广阔舞

2018-11-21 17:51:21 九州十年信誉110℃

  

  作为一门新式的学科,改换光学从2006年理论的提出到现在只要十余年的时刻,对许多人来说都仍是一个生疏的名词。厦门大学电磁声学研讨院陈焕阳教授从改换光学展开之初便“迷”上了这一研讨。陈焕阳虽然是理论物理身世,但在试验不多的改换光学范畴与协作者共同尽力完成了一系列有意义的试验作业,九州十年信誉为改换光学及其在声学、天文学、海洋科学等方面的穿插和使用奠定了坚实的根底。作出体系性理论奉献陈焕阳的学习和研讨阅历从未离开过物理。2005年7月陈焕阳上海交通大学使用物理学专业结业后继续在上海交通大学攻读理论物理学博士,并于2008年6月提早结业,2008年—2009年间在香港科技大学攻读博士后,完成学业后前往姑苏大学物理科学与技能学院任教,2016起到厦门大学电磁声学研讨院任教。改换光学这一前沿范畴2006年初次进入正在攻读博士的陈焕阳的视界。改换光学由 Sir John Pendry 及其协作者和 Ulf Leonhardt 共同于2006年树立,其原理有些相似自然界中的“空中楼阁”效应,即经过准确规划空间中每一个点以及在这个点上“每一个方向”的折射率来到达自在操控电磁波的意图,改换光学的精华是经过提出特别的坐标改换进而规划新的功用器材。2006年至今,陈焕阳在改换光学及其穿插学科默默耕耘并作出了体系性理论奉献。在改换光学理论根底研讨方面展开了根据胀大改换、旋转改换、紧缩改换、折叠改换、保角改换等重要改换的研讨,完成了多项与隐身器材规划有关的隐身/反隐身理论研讨;在旋转改换上提出了首个场旋转器材,该器材可以发作一个幻像使器材表里的空间发作互相旋转,观测者将观察到互彼此相旋转后的像;在紧缩改换研讨方面提出了场集聚器材新理论,并和协作者使用金属和电介质在矢径方向排成的层状结构完成了场集聚器材;在折叠改换方面和协作者一同提出了超级散射体、超级吸收体、非包裹式隐身等一系列幻像光学器材;最终,在保角改换隐身器材方面的作业,一步步降低了其折射率最大值,为其在动摇光学的试验完成供给了或许,而根据保角改换的幻像器材则可以恣意调控光源的数量。拓宽学科穿插新范畴陈焕阳以为改换光学与声学/弹性波、天文学、外表水波、仿生学等的互相穿插将发作深远的影响。近年来,陈焕阳在厦门大学、姑苏大学以及国家优青项目等的支持下,不断拓宽改换光学在其他学科范畴的使用,尽力填平理论与使用之间的“距离”。改换光学面世后陈焕阳首要考虑的就是其在水声、弹性波等声学范畴的使用。打破二维改换声学理论,他提出了三维改换声学,并提出了三维隐声资料的可行性及其相关参数。最近,他提出的三维的声场集聚器材具有完美的集聚和隐身功用。陈焕阳在改换声学和声学超构资料方面作出的奉献得到学术界的广泛引证和认可。自然界中存在各种曲折空间如黑洞的周围等,光在这些曲折空间邻近的行为假如可以在试验室进行模仿将为天文学供给一种簇新的手法。改换光学的原理相似于广义相对论的等效原理,人们经过这个原理把预先规划好的曲折空间等效成具有特定散布的资料,进而经过超构资料予以完成。陈焕阳使用改换光学取得电磁器材,可以严厉模仿 Schwarzschild 黑洞光球邻近的光学行为。因为外表水波和二维 Maxwell 方程组有一一对应的联系,经过对体系水深的准确操控,可以取得相似的折射率散布,进而对外表水波或波浪起伏进行严厉操控,经过造浪或消除营建避风港。最近,陈焕阳和协作者规划并完成了两个大尺度的波浪器材,一个是波浪能量集聚器材,一个是波浪的隐身器材,有望在近海规模的波浪防护以及发电等给出新的思路。瞄准改换光学新高度陈焕阳2006年“步入”改换光学,出于对改换光学的喜欢,12年来一直坚持在这一范畴,继续将理论、模仿与试验相结合,深入研讨其间包含的丰厚物理,探求其在现代信息产业等方面的或许使用远景。在改换光学的新理论方面,探求把各类测地线透镜和保角改换有机结合,这将有望提出一系列新的电磁器材和规划无需引入金属的全反射器材。在改换光学新的试验方面,陈焕阳和协作者将聚集各向异性以及曲折空间在可见光波段的完成,这是一个非常重要的研讨方向。在改换光学和天文学的穿插方面,陈焕阳将侧重研讨怎么使用双曲超构资料模仿几类重要的度规以及天体行为,特别是把时刻项考虑进来后,这个穿插学科就将愈加完好。多年来人们发现海豚头部具有突变的折射率,可以自在调控定向声场的发射。陈焕阳已树立模型,有望经过类-保角改换操控头部变形,发作相应的声学资料参数,解说并取得相似的定向声场调控机理。这一仿生学有望推行使用到实际生活中去。陈焕阳说,改换光学的完成需求超构资料的支撑。超构资料是经过人工功用基元的规划和空间序构的摆放来构筑新资料,它展现出许多别致的、超凡的物理特性,根据这种资料研讨新“范式”将对未来的工程技能和根底研讨发作革命性的影响。改换光学是从物理的视点去探求新现象、新理论,超构资料是一种人工行为,两者是互相支撑,改换光学“点着”了超构资料,全部与力、热、光、声、电、磁等相关的范畴都将成为改换光学和超构资料的“主战场”。陈焕阳以为,改换光学的特征是穿插,是去满意其它范畴的技能需求,试验是验证理论、添补距离的最有效途径,但要有所为,有所不为,要以需求为导向。陈焕阳正在寻求更多的协作机会来推进学科展开。他信任改换光学和超构资料将继续招引来自物理、信息工程、资料科学以及化学等范畴的科学家的重视,并为不同学科的穿插供给宽广的舞台。(记者:马爱平)

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