Este estudio está dirigido por el profesor Huanyang Chen (Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Tecnología, Universidad de Xiamen) y el Dr. Shan Zhu (Centro de Ciencias Cuánticas del Área de la Gran Bahía Guangdong-Hong Kong-Macao). Han presentado una teoría universal del efecto Brewster angular, que permite controlar tanto el momento como el momento angular orbital (OAM).
El efecto de reflexión sin Brewster destaca como uno de los descubrimientos más simples pero fundamentales en la manipulación de ondas. Las investigaciones iniciales se limitaron a materiales isotrópicos, pero más tarde, gracias al advenimiento de los metamateriales, se descubrió que el fenómeno se expandía a materiales anisótropos. Un efecto Brewster anómalo se ha demostrado recientemente en metamateriales con ángulo de rotación, lo que aumenta el número de grados de libertad. En materiales sin respuestas magnéticas, el efecto Brewster se aplica exclusivamente a las ondas transversales magnéticas (TM o polarización p). Basándose en la equivalencia entre el modo TM y la acústica 2D, el efecto Brewster en acústica con reflexión cero se ha demostrado mediante el uso de metamateriales acústicos.
Los investigadores primero demostraron esta teoría universal haciendo coincidir las condiciones de contorno continuas y analizando la relación entre el coeficiente de reflexión y varios parámetros, proponiendo un método preciso para confirmar la condición de reflexión cercana a cero. Posteriormente, incorporaron pérdidas intrínsecas en los tensores de permitividad, ilustrando un método novedoso para lograr la transmisión de vórtice asimétrica. Además, inspirados en la realización experimental de rotadores electromagnéticos y de agua, diseñaron una muestra real utilizando tecnología de impresión 3D comercial basada en resinas fotosensibles para realizar experimentalmente la transmisión de vórtice asimétrica en ondas acústicas. Este análisis del efecto Brewster angular permite la transmisión de vórtice asimétrica para ondas electromagnéticas y acústicas, que resulta de la influencia combinada del ángulo de rotación y las pérdidas intrínsecas.
Este diseño no solo funciona en frecuencias de banda ancha, sino que también rompe la simetría entre cargas topológicas positivas y negativas, creando más grados de libertad para futuras implementaciones de comunicaciones OAM asimétricas. Este dispositivo innovador es muy prometedor para una amplia gama de aplicaciones, que van más allá de las ondas ópticas y acústicas hasta las ondas elásticas, las ondas de agua y varios campos dinámicos. El estudio de la transmisión asimétrica y la reflexión cercana a cero de OAM no solo mejora la velocidad y la calidad de la transmisión de datos, sino que también mitiga la pérdida y la distorsión de la señal, allanando el camino para redes de comunicación más confiables en el futuro.
Shuwen Xue, Haojie Chen, Xiaofan Wang, Chuanjie Hu, Yuhang Yin, Shan Zhu, Huanyang Chen. Efecto Brewster angular. Science Bulletin 2024;69(14):
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