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Broadband Topological Non-Reciprocity in Time-Floquet Metamaterials

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Métamatériau

En physique, en électromagnétisme, le terme métamatériau désigne un matériau composite artificiel qui présente des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel. Il s'agit en général de structures périodiques, diélectriques ou métalliques, qui se comportent comme un matériau homogène n'existant pas à l'état naturel. Il existe plusieurs types de métamatériaux en électromagnétisme, les plus connus étant ceux susceptibles de présenter à la fois une permittivité et une perméabilité négatives.

Metamaterial cloaking

Metamaterial cloaking is the usage of metamaterials in an invisibility cloak. This is accomplished by manipulating the paths traversed by light through a novel optical material. Metamaterials direct and control the propagation and transmission of specified parts of the light spectrum and demonstrate the potential to render an object seemingly invisible. Metamaterial cloaking, based on transformation optics, describes the process of shielding something from view by controlling electromagnetic radiation.

Photonic metamaterial

A photonic metamaterial (PM), also known as an optical metamaterial, is a type of electromagnetic metamaterial, that interacts with light, covering terahertz (THz), infrared (IR) or visible wavelengths. The materials employ a periodic, cellular structure. The subwavelength periodicity distinguishes photonic metamaterials from photonic band gap or photonic crystal structures. The cells are on a scale that is magnitudes larger than the atom, yet much smaller than the radiated wavelength, are on the order of nanometers.

Metamaterial antenna

Metamaterial antennas are a class of antennas which use metamaterials to increase performance of miniaturized (electrically small) antenna systems. Their purpose, as with any electromagnetic antenna, is to launch energy into free space. However, this class of antenna incorporates metamaterials, which are materials engineered with novel, often microscopic, structures to produce unusual physical properties. Antenna designs incorporating metamaterials can step-up the antenna's radiated power.

Nonlinear metamaterial

A nonlinear metamaterial is an artificially constructed material that can exhibit properties not yet found in nature. Its response to electromagnetic radiation can be characterized by its permittivity and material permeability. The product of the permittivity and permeability results in the refractive index. Unlike natural materials, nonlinear metamaterials can produce a negative refractive index. These can also produce a more pronounced nonlinear response than naturally occurring materials.

Seismic metamaterial

A seismic metamaterial, is a metamaterial that is designed to counteract the adverse effects of seismic waves on artificial structures, which exist on or near the surface of the earth. Current designs of seismic metamaterials utilize configurations of boreholes, trees or proposed underground resonators to act as a large scale material. Experiments have observed both reflections and bandgap attenuation from artificially induced seismic waves.

Terahertz metamaterial

A terahertz metamaterial is a class of composite metamaterials designed to interact at terahertz (THz) frequencies. The terahertz frequency range used in materials research is usually defined as 0.1 to 10 THz. This bandwidth is also known as the terahertz gap because it is noticeably underutilized. This is because terahertz waves are electromagnetic waves with frequencies higher than microwaves but lower than infrared radiation and visible light.

Modulation du signal

En télécommunications, le signal transportant une information doit passer par un moyen de transmission entre un émetteur et un récepteur. Le signal est rarement adapté à la transmission directe par le canal de communication choisi, hertzien, filaire, ou optique. La modulation peut être définie comme le processus par lequel le signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au canal de transmission, par exemple en faisant varier les paramètres d'amplitude et d'argument (phase/fréquence) d'une onde sinusoïdale appelée porteuse.

Métamatériaux acoustiques

Les métamatériaux acoustiques sont des matériaux artificiels développés pour contrôler et manipuler les ondes acoustiques pouvant se propager dans des gaz, des liquides ou des solides. Initialement, ce domaine d'étude provient de la recherche de matériaux à indice de réfraction négatifs. Le contrôle des différentes formes d'ondes acoustiques ainsi générées est principalement réalisé grâce au contrôle du module d'élasticité β, de la densité ρ, ou de la .

Modulation de phase

La modulation de phase ou MP ou PM (Phase modulation en anglais) est un mode de modulation consistant à transmettre une information (son, données...) par la modulation de la phase d'un signal porteur (porteuse). Cette modulation est non linéaire. Soit une porteuse : La phase instantanée de la porteuse est donnée par : Soit un signal modulant : Moduler en phase le signal revient à effectuer l'opération suivante : Le signal modulé s'écrit : Soit un signal modulant sinusoïdal : Le signal modulé devient alors : On remarque que varie entre et , où représente la déviation maximale de phase.