פיתוח טכנולוגיה המקנה “שקיפות אלקטרומגנטית” למשטחים קשיחים

חוקרים בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי פיתחו גישה המקנה “שקיפות אלקטרומגנטית” למשטחים קשיחים. שקיפות זו נשמרת עבור כל זווית פגיעה של האור במשטח. את המחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת Advanced Optical Materials, ערכו פרופ’ אריאל אפשטיין והדוקטורנט עמית שחם. הטכנולוגיה החדשנית מבוססת על עיקרון אלקטרומגנטי בשם Generalized Huygens’ condition, המאפשר יצירה של מטא-משטחים חדשניים השומרים על שקיפות אלקטרומגנטית בכל טווח הזוויות. שקיפות גורפת זו (omnidirectional transparency) באה לידי ביטוי הן ברמת תא היחידה המהונדס (מטא-אטום) והן ברמת המשטח השלם (מטא-משטח).

מטא-משטחים קיימים סובלים ממגבלות רבות בכל הקשור לתגובה זוויתית רחבה, והגישה החדשה פותרת בעיה זו. פריצת דרך זו והשלכותיה רלוונטיות ליישומים רבים ובהם אנטנות שטוחות, התקנים אופטיים לעיבוד תמונה אנלוגי, מראות ועדשות דקות ומערכות דימות קומפקטיות.

כאשר מקור אלקטרומגנטי נקודתי שמפיץ חזיתות גל מעגליות מושלמות (שורה תחתונה, שמאל) מוצב מול משטח דיאלקטרי קשיח, נצפות החזרות משמעותיות ועיוותים בחזיתות הגל (שורה תחתונה, ימין). כאשר אותו המשטח מצופה בתצורות מתכת שתוכננו במאמר על פי תנאי הויגנס המוכלל (Generalized Huygens’ Condition), ההפרעות נעלמות הודות לעבירות הכלל-זוויתית (שורה תחתונה, אמצע) וההתפשטות האידיאלית משוחזרת במלואה (כאילו הגלים מתפשטים בחלל חופשי, בדומה לתרחיש משמאל).
שורה עליונה: שמאל: מערך המדידה בו מאירים (illumination) את המשטח (device) ומודדים את השדה המועבר על ידי גלאי (detector). אמצע: המשטח הדיאלקטרי שיוצר עם ציפוי לדיכוי החזרות בכלל הזוויות. ימין: משטח ייחוס ללא הציפוי (עבורו נצפתה החזרה משמעותית).

המחקר ונגזרותיו הוצגו השנה על ידי עמית שחם בכנסים המרכזיים בתחום. בכנס האגודה האירופית לאנטנות ולהתפשטות גלים שנערך בגלזגו (EuCAP 2024), ועדת השיפוט של הכנס זיכתה אותו בפרס המאמר הטוב ביותר בתחום האלקטרומגנטיות, ובכנס נוסף (של ארגון ה-IEEE) שהתקיים בפירנצה (IEEE APS/URS 2024) הוא זכה במקום השני בתחרות למאמרי סטודנטים.

למאמר ב-Advanced Optical Materials לחצו כאן