非厄米无线电力传输系统中超材料控制的宇称-时间对称性
应用物理
2023-12-22 v2
摘要
感应式无线电力传输（WPT）系统可以使用耦合模理论有效地描述为非厄米系统。在这些系统中，宇称-时间（PT）对称态有助于实现高效的能量传输。传统上，无源谐振器被用作此类系统中的中继设备以延长传输距离；然而，这种方法可能会引入具有破缺 PT 对称性的额外本征态，特别是当依赖于发射（Tx）和接收（Rx）谐振器位置的特定空间排列未被维持时。这一限制阻碍了如自由定位 WPT 等应用。为了应对这一挑战，我们引入了一种采用超材料控制 PT 对称性的多体 WPT 系统，该系统规避了物理排列的限制。我们利用逆向设计来配置超材料，目标是控制有效耦合系数的特定谐振模式。我们的方法确保当这些与超材料以及 Tx 和 Rx 谐振器相关的系数达到平衡时，会出现 PT 对称态。我们在理论上和实验上证实了该态在强耦合区的稳定性。我们的实验证明了由超材料谐振模式控制的 PT 对称态的形成，即使 Tx 和 Rx 相对于超材料的尺寸和位置发生变化也能实现。此外，我们表明，PT 对称态可以在 Rx 谐振器的不同空间配置下实现。这一发现凸显了我们系统在自由定位 WPT 方面的潜力，显著拓宽了其适用性。
引用
@article{arxiv.2312.04829,
title = {Metamaterial-Controlled Parity-Time Symmetry in Non-Hermitian Wireless Power Transfer Systems},
author = {Hanwei Wang and Joshua Yu and Xiaodong Ye and Yang Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.04829},
year = {2023}
}
备注
The main text contains 6 pages and 4 figures; and the supplementary material contains 7 sections and 5 figures