物理学进展 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 114-133.doi: 10.13725/j.cnki.pip.2026.03.002
宋彤彤, 赖 耘
SONG Tongtong, LAI Yun
摘要:
人工材料 (artificial material) 通过人工构筑的亚波长或波长量级微结构,突破了自然材料 的电磁参数限制,已成为连接波动物理、信息科学与类时空工程的重要桥梁。本文以光学和电磁 隐身作为主线,系统回顾了人工材料从基于局域有效介质理论的参数调控,向基于非局域空间色 散工程演进的研究历程。文章首先梳理了在局域超构材料/表面框架下隐身技术的演变脉络:从基 于变换光学与零折射率波导的隐身设计,逐步发展为基于超构表面的皮肤斗篷、超宽频隐身以及 融合宽带探测与拟态特性的新型伪装技术。随后,文章引入了非局域人工材料这一新兴范式,指 出其通过引入动量依赖的电磁响应,释放了动量空间的调控自由度,从而突破了传统局域理论的 束缚。利用非局域空间色散与边界选择性激发机制,一系列新奇物理现象得以实现,如全角度超 透明及零间距无包层波导阵列等。尤为重要的是,非局域性打破了物理空间与光学空间的一一对 应关系,使得“光子平行空间”的构建成为可能。基于此概念,本文进一步探讨了光子虫洞的模拟 以及在同一物理实体中实现互不干扰的“多重现实”等前沿进展。最后,本文总结了这一从“单 一光学参数调控”到“多个光学空间构造”的跨越,并展望了非局域人工材料在未来集成光子学、 高维波场调控及多物理场融合中的广阔应用前景。
中图分类号: