清华大学赵乾、孟永钢、李勃、周济教授等组成的研究团队，与西北工业大学樊元成和张富利教授、美国爱荷华州立大学Soukoulis教授课题组合作提出了一种温度调控类变色龙隐身斗篷的设计理论，在实验中通过陶瓷长方体颗粒构筑了全介质隐身斗篷原理验证器件。
中国光学重要成果推荐
使电磁波在传播过程中像水流绕过障碍物后恢复原来流动状态那样绕过物体继续传播，是实现完美隐身的一个重要的设想。如何将此设想变为现实一直是科学家们所面临的挑战。
近年来所发展起来的基于变换光学原理的隐身技术理论上有望实现这一梦想，但距离实际应用还有一系列的理论和技术问题有待解决，如各向异性电磁参数设计困难、制备工艺复杂、工作频带窄、不可调控等。各向异性电磁参数的实现通常依靠不同取向的金属微结构单元的电磁响应特性单独设计，由于方向间的电磁耦合作用导致两个方向上电磁参数互相影响，使得特定各向异性电磁超构材料的设计极具挑战性，实现工作频率可调控更无从谈起。
针对上述问题，清华大学赵乾、孟永钢、李勃、周济教授等组成的研究团队，与西北工业大学樊元成和张富利教授、美国爱荷华州立大学Soukoulis教授课题组开展合作研究，提出了一种温度调控类变色龙隐身斗篷的设计理论，在实验中通过陶瓷长方体颗粒构筑了全介质隐身斗篷原理验证器件。相关工作发表在Phys.Rev.X[7,()]上，研究生彭瑞光和肖宗祺为共同第一作者，赵乾为通讯作者。
图1长方体介质颗粒的各向异性电磁响应及其在类变色龙全介质隐身斗篷中的应用
该工作在理论上提出利用长方体陶瓷介质颗粒的各向异性电磁响应效应来构筑特定各向异性的电磁参数，发现其各向异性电磁参数的实现仅与颗粒的形状（即边长比例）有关，而颗粒的大小和介电常数仅影响该各向异性磁导率的响应频率。根据这一理论结果，各向异性磁导率的响应频段可随介质颗粒的介电常数和几何形状的等比例变化而调控，大大简化了各向异性电磁参数设计理论，为可调控超构材料及复杂各向异性电磁参数器件的构建提供了理论基础（图1）。
图2全介质隐身斗篷介质颗粒的尺寸等比例调控的隐身仿真验证
（a）颗粒尺寸（lx=2.5mm、ly=1.0mm、lz=1.5mm），工作频率12.6GHz；（b）颗粒尺寸等比缩小1/10，工作频率GHz；(c)颗粒尺寸等比缩小1/，工作频率1.26THz
实验上采用SrTiO3陶瓷长方体颗粒构筑了全介质隐身斗篷原理验证器件，首次验证了温度调控类变色龙隐身斗篷（即其隐身频段可随外界温度的变化而调控），解决了隐身斗篷中各向异性电磁参数设计困难和不可动态调控等问题。该全介质各向异性超构材料设计及其调控理论是普适性的，即针对某一频段设计的特定功能器件，通过其组成单元——长方体介质颗粒的介电常数或者几何尺寸等比例放大或缩小就能实现工作频率由微波到THz频段的调节，而无需重新设计结构单元和器件，极大简化了设计理论，同时为工作频段大范围调控超构材料器件的实现提供了解决途径（图2）。
论文链接：