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光学材料:複雑媒質中を完全透過させるための反射防止構造

Nature 607, 7918 doi: 10.1038/s41586-022-04843-6

波が無秩序媒質中を伝播する際の散乱は、通信、生物医学イメージング、地震学、材料工学などのさまざまな応用に対する重要な制約となっている。波面整形技術は、後方反射せずに波が無秩序媒質を通る開放透過固有チャネル(open transmission eigenchannel)と呼ばれる特定モードを設計することによって、不透明媒質中でも波動散乱効果を抑制できる。しかし、そうしたチャネルは非常に少ないため、そうしたチャネルを用いて、いかなる入射光場でも不透明試料を完全に透過するようにすることはできない。今回我々は、ランダムに無秩序な媒質の前面に、目的に合わせて調整した補完的媒質を配置すると、全ての入射光波に対してその無秩序な媒質が半透明になることを示す。この目的を達成するには、互いに向かい合う2つの媒質表面の反射マトリックスが、臨界結合条件のマトリックス一般化を満たす必要がある。我々は、このプロトコルを数値的および実験的に実行し、内部に数十の散乱素子を配置した電磁導波路を設計した。今回報告した半透明散乱媒質は、内部に入射放射を著しく長時間にわたって保存できるという有望な特性も有している。

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