杜克大學研究人員發現，他們(men) 一篇論文中描述的一種完美電磁波吸收器，可以很容易地轉換成一種被稱為(wei) 相幹完美吸收器(CPA)的“時間反轉激光器”。這項研究發表在2019年1月28日的《高級光學材料》上。激光是一種將能量轉換成相幹光的裝置，這意味著光波彼此完美地排列在一起。相反的過程，CPA（有時被稱為(wei) 時間反轉激光）是一種設備，它能從(cong) 兩(liang) 個(ge) 完全相同的電磁波中，以完美同步的方式，從(cong) 任意一側(ce) 吸收所有的能量。也就是說，波浪的波峰和波穀恰好同時從(cong) 兩(liang) 側(ce) 進入物質。

博科園-科學科普：2017年杜克大學(Duke)電子與(yu) 計算機工程教授威利帕迪拉(Willie Padilla)製造出了第一種能夠在不含任何金屬原子的情況下，吸收電磁波能量近100%的材料。這種裝置是一種超材料合成材料，由許多獨立的、經過工程設計的特征組成，共同產(chan) 生自然界中沒有的特性。這種特殊的超材料以氧化鋯陶瓷為(wei) 特色，其表麵有凹槽，就像樂(le) 高積木的表麵。通過改變圓柱體(ti) 的大小和間距，對設備的性能進行計算建模後，研究人員意識到他們(men) 實際上創造了一種更基本的CPA。帕迪拉說：我們(men) 以前研究過這個(ge) 係統作為(wei) 一個(ge) 完美的吸收器，但是現在發現這個(ge) 裝置也可以配置成CPA。

這裏描述的圓柱體(ti) 寬度、高度和間距決(jue) 定了新論文中描述的超材料如何吸收電磁能量。圖片：Kebin Fan, Duke University這項研究表明，這些看似不同的領域實際上是同一個(ge) 領域。目前文獻中描述的都隻有一種模式。當傳(chuan) 入的電磁波要麽(me) 完全對齊，要麽(me) 完全不同步時，它們(men) 就會(hui) 起作用。帕迪拉和帕迪拉實驗室的助理教授範克賓發現，他們(men) 理想的吸收器實際上是CPA，它有兩(liang) 種重疊模式：既能吸收對齊的波，也能吸收未對齊的波。通過改變材料的參數，使這兩(liang) 種模式不再重疊，帕迪拉和範能夠證明，它可以很容易地變得像目前文獻中的注冊(ce) 會(hui) 計師一樣，但具有更多的通用性。典型的隻有一個(ge) 變量，那就是材料的厚度，而新發現有三個(ge) ：圓柱體(ti) 的半徑、高度和周期性。這給了我們(men) 更多的空間來定製這些模式，並把它們(men) 放到我們(men) 想要的頻段上，這給了我們(men) 很大的靈活性來定製CPA。

實際超材料的圖片，由一個(ge) 領域的特殊定製的圓柱體(ti) 。圖片：Willie Padilla, Duke University在這篇論文中，研究人員展示了設備可以在吸收電磁波的所有相位和僅(jin) 僅(jin) 通過將圓柱體(ti) 的高度從(cong) 1.1毫米增加到1.4毫米之間進行切換。有了這種簡單的過渡，相信設計一種可以在兩(liang) 者之間動態切換的材料是可能的。雖然目前還沒有任何設備可以利用CPA的能力，但帕迪拉和範佩西想到了一些。理論上，研究人員可以設計出一種設備，不僅(jin) 可以像普通相機那樣測量入射光的強度，還可以測量入射光的相位。如果想弄清楚一種材料的特性，測量的數據越多，就越能了解這種材料。雖然相幹探測器確實存在，但通過其他技術製造它們(men) 的成本非常昂貴。

傳(chuan) 統的“反激光器”隻能在入射電磁波完全對準時吸收能量，如上圖所示。圖片：Duke University