Transformada óptica para obtenção de mapeamento quase-conforme em mantos de invisibilidade tridimensionais

Abstract

A técnica da transformada óptica, alcançada por meio da transformação de coordenadas, é utilizada para controlar a propagação de ondas eletromagnéticas, possibilitando novas aplicações com dispositivos ópticos complexos. O manto de invisibilidade se destaca como a aplicação mais reconhecida no campo da transformada óptica, devido à sua capacidade de tornar objetos invisíveis a um espectador externo. Um caso particular do manto é o tapete de invisibilidade, que tem atraído uma maior atenção por apresentar maior simplicidade de desenvolvimento e também por reduzir as dificuldades e restrições impostas pelo manto de espaço livre. Entretanto, para obter o controle de propagação de ondas desejado, a transformada óptica apresenta alguns desafios, como tensores de permeabilidade e permissividade anisotrópicos e não-homogêneos ou índices de refração com valores negativos. Uma possível alternativa para viabilizar a aplicação da transformada óptica, abordada neste trabalho, é o uso do mapeamento quase-conforme, minimizando as dificuldades inerentes da transformada óptica. Como resultado, tem-se um meio com operação em banda larga e anisotropia reduzida. Diferentes métodos serão apresentados para obter esse tipo de mapeamento,incluindo o mapeamento para a ocultação de objetos tridimensionais. Assim, neste trabalho, uma nova abordagem para alcançar o mapeamento quase-conforme será apresentada para o desenvolvimento de um tapete de invisibilidade tridimensional. Esse mapeamento será obtido por meio de técnicas de parametrização e otimização numérica, que levam à redução da anisotropia, e possibilitam utilizar somente materiais naturais isotrópicos em seu desenvolvimento. Por meio de simulações numéricas de onda completa, será possível, pela primeira vez, demonstrar a invisibilidade para quaisquer direções de propagação de onda, independentemente do ângulo de incidência e da polarização da onda eletromagnética. O funcionamento desse dispositivo será teoricamente demonstrado em diferentes faixas de frequências, inclusive no espectro de luz visível, mostrando sua capacidade de operação em banda larga.