La métasurface est divisée en trois espaces : l'espace de codage, l'espace actuel et l'espace d'onde. Les trois espaces sont composés respectivement des signaux de commande numériques et des dispositifs accordables, des courants sur les structures passives et des dispositifs accordables, ainsi que des champs dans la région d'intérêt. Crédit : Science China Press
Une étude récente dirigée par le Dr Ruiwen Shao et le professeur Junwei Wu de l'Institut de l'espace électromagnétique de l'Université du Sud-Est de Nanjing, en Chine, explore la dynamique complexe des ondes dispersées dans les métasurfaces numériques. En utilisant la technique de décomposition en valeurs singulières (SVD), le Dr Shao a découvert une divergence fascinante : le nombre de valeurs singulières non nulles ne correspond pas exactement au nombre de métaatomes dans la métasurface. Au lieu de cela, il est à peu près égal, mettant en lumière le comportement complexe de ces structures électromagnétiques. « Il s’agit d’un résultat très inhabituel, contraire à la méthode de modélisation précédente de la métasurface », explique Shao.
Ruiwen Shao et Junwei Wu, ainsi que le directeur du laboratoire Tiejun Cui, ont cherché à déterminer les causes de la valeur singulière redondante. L'équipe considère la métasurface de codage numérique comme un réseau micro-ondes composé de deux réseaux, dont des structures passives et des dispositifs accordables. La composition réussit à séparer l’impact des états de codage sur les ondes diffusées. « L'expression obtenue par la formule en cascade du réseau micro-ondes contient toujours le terme d'inversion matricielle, nous nous demandons donc naturellement si l'expansion des séries de puissances aura un effet sur la simplification. » dit Wu.
L'équipe a découvert qu'après une série de dérivations et d'approximations, les ondes dispersées de la métasurface de codage numérique peuvent être exprimées sous la forme d'un polynôme du second ordre des états de codage, comprenant les termes constants, les termes du premier ordre et les termes du second ordre des états adjacents. codes. « L’introduction du terme d’ordre zéro et des termes du second ordre double le rang de l’équation, ce qui est cohérent avec le nombre de valeurs singulières non nulles. Ces termes peuvent être considérés comme étant causés par le couplage mutuel de métaatomes adjacents. dit Shao.
Le terme constant et le modèle de premier ordre de l'élément central dominent le courant du méta-atome. Les motifs de premier ordre des éléments adjacents supérieurs et inférieurs occupent la deuxième place, et les autres sont relativement petits. Crédit : Science China Press
Applications pratiques et conclusion
Les chercheurs ont extrait ces modèles de courant grâce à des simulations pleine onde. Sur la base de ces modèles, ils prédisent avec précision les ondes EM diffusées de la métasurface dans n’importe quel état de codage. « Une expression semi-analytique de haute précision nous fournit un outil puissant pour étudier théoriquement les caractéristiques statistiques des métasurfaces. A l'aide du modèle macroscopique, le couplage mutuel des éléments est transformé en covariance actuelle. Par conséquent, nous avons finalement découvert que la distribution de probabilité du courant sur la métasurface est un ensemble de distributions normales dépendantes. Nous comparons l’entropie différentielle des courants distribués dépendants avec celle des courants indépendants et identiques, et la différence entre eux indique la perte d’informations liée à la conversion des signaux numériques en ondes électromagnétiques. dit Wu.
Comment évaluer la capacité de la métasurface à transmettre des informations est un problème urgent à résoudre dans l’application des systèmes de communication à métasurface. Dans cette étude, les chercheurs ont proposé une nouvelle méthode de quantification de la perte d’informations provoquée par le couplage mutuel. Conformément à la cognition commune, la perte d’informations augmente à mesure que la période des éléments diminue.
