Laboratory of Geometric Wave Engineering — Vihri Haosa
The Geometric Wave Engineering Laboratory develops a new research program at the intersection of computational electrodynamics, constructive geometry, and wave-based analog processing. Our central premise is simple and far-reaching: boundary shape is not merely a passive container for fields, but an active physical operator capable of selecting, redistributing, concentrating, and encoding wave energy.
We investigate specially constructed families of pseudo-surfaces — including higher-order pseudohyperboloids, pseudoparaboloids, and pseudoellipsoids — as geometric platforms for programmable wave behavior. These structures are studied not as abstract forms alone, but as physically operative cavities and resonant domains whose geometry can induce privileged field configurations, annular localization states, near-field redistribution, mode-dependent Poynting-flow structures, and geometry-encoded directional signatures.
Our work advances along a strict verification ladder: constructive geometry, ray-level analysis, scalar-wave modeling, cylindrical and full-vector Maxwell/FDTD simulations, benchmark-surface comparisons, and reproducibility diagnostics. This progression is essential. We do not treat geometry as metaphor; we treat it as a quantitatively testable design variable in wave physics.
A major focus of the laboratory is the study of pseudohyperboloidal cavities as passive electromagnetic preprocessors. Across a growing body of reproducible numerical work, these cavities have shown evidence of ring-localized states, inter-focal energy confinement, aperture-side near-field restructuring, and focal-band enrichment relative to matched reference geometries. More recent investigations extend this framework toward geometry-encoded direction-of-arrival estimation, where the cavity itself participates in the analog formation of directional information before conventional electronic processing begins.
The scientific ambition of the laboratory is not to replace established electrodynamics, but to extend wave engineering by introducing geometry-functional structures as a systematic design class. In this framework, shape is elevated from architecture to mechanism. A surface is not only a boundary; it is a field-shaping device. A cavity is not only a volume; it is a wave-selective operator.
Geometric Wave Engineering therefore asks a fundamental question with practical consequences:
Can form itself perform part of the work traditionally assigned to materials, electronics, or algorithms?
Our research suggests that, under properly constructed conditions, the answer may be yes.
Research directions
— Higher-order pseudo-surface geometry
— Pseudohyperboloidal cavities and resonant domains
— Ring-localized and inter-focal wave states
— Near-field redistribution and Poynting-flow control
— Maxwell/FDTD verification with benchmark controls
— Geometry-encoded sensing and passive direction finding.
Mission To establish a rigorous scientific foundation for wave control through geometry alone.
Лаборатория Геометрической Волновой Инженерии
Лаборатория Геометрической Волновой Инженерии развивает новое исследовательское направление на стыке вычислительной электродинамики, конструктивной геометрии и аналоговой волновой обработки. В основе нашей работы лежит простой, но принципиальный тезис: форма границы — это не пассивная оболочка для поля, а активный физический оператор, способный отбирать, перераспределять, концентрировать и кодировать волновую энергию.
Мы исследуем специально построенные семейства псевдоповерхностей — прежде всего псевдогиперболоиды, псевдопараболоиды и псевдоэллипсоиды высших порядков — как геометрические платформы для программируемого волнового поведения. Эти объекты рассматриваются не как абстрактные формы сами по себе, а как физически действующие полости и резонаторные области, геометрия которых способна индуцировать привилегированные конфигурации поля, кольцевые состояния локализации, перераспределение ближнего поля, модо-зависимую структуру потока Пойнтинга и геометрически кодированные направленные отклики.
Исследования лаборатории строятся по строгой лестнице верификации: конструктивная геометрия, лучевой анализ, скалярно-волновое моделирование, цилиндрические и полновекторные Maxwell/FDTD-расчёты, сравнение с эталонными поверхностями и диагностика воспроизводимости. Этот путь принципиален. Мы рассматриваем геометрию не как метафору, а как количественно проверяемую переменную проектирования в физике волн.
Одним из центральных направлений лаборатории является исследование псевдогиперболоидных полостей как пассивных электромагнитных препроцессоров. В серии воспроизводимых численных работ для таких структур выявлены признаки кольцевой локализации, межфокального удержания энергии, перераспределения ближнего поля вблизи апертуры и фокального обогащения по сравнению с согласованными контрольными геометриями. Более поздние исследования выводят эту программу к задаче геометрически кодированного определения направления прихода сигнала, в которой сама полость начинает участвовать в аналоговом формировании направленной информации ещё до этапа обычной электронной обработки.
Научная цель лаборатории состоит не в пересмотре классической электродинамики, а в расширении волновой инженерии за счёт введения геометрически функциональных структур как систематического класса проектирования. В этой постановке форма перестаёт быть только архитектурой и становится механизмом. Поверхность — это не просто граница, а устройство формирования поля. Полость — это не только объём, а оператор селекции волновых состояний.
Геометрическая волновая инженерия ставит фундаментальный вопрос, имеющий прямые прикладные последствия:
может ли сама форма выполнять часть той физической работы, которая традиционно возлагается на материалы, электронику или алгоритмы?
Наши исследования показывают, что при правильно сконструированной геометрии ответ на этот вопрос может быть положительным.
Основные направления:
— геометрия псевдоповерхностей высших порядков;
— псевдогиперболоидные полости и резонаторные структуры;
— кольцевые и межфокальные волновые состояния;
— перераспределение ближнего поля и управление потоком Пойнтинга;
— Maxwell/FDTD-верификация с эталонными контролями;
— геометрически кодированное зондирование и пассивная пеленгация.
Миссия лаборатории — создать строгую научную основу для управления волной посредством одной только геометрии.