中红外半导体奇异材料

美国普林斯顿大学的研究人员研制成了具有负折射率的半导体（In．Ga047As和Al048In052As）型奇异材料。负折射并不仅仅是一种光学现象，它为亚波长成像和制备超透镜带来了希望。在望远镜和显微镜中，光通过利用正折射率材料制备的透镜时，     

负折射率材料中的慢光技术研究

首先阐述了负折射率材料的反常传播特性,并简要介绍了通常实现慢光技术的原理。随后分析了利用负折射率材料的波导结构实现慢光的几项关键性研究进展,并对含有负折射率材料的波导结构在室温固体条件下实现慢光的原理进行了总结,进而提出当前利用负折射率材料实现慢光所存在的问题以及研究方向,最后简要介绍了这一最新课题的研究意义和应用前景。     

负折射率介质光子晶体光纤带隙结构的研究

提出了一种新型结构的负折射率介质光子晶体光纤，采用平面波法（PWM）分析了这种光子晶体光纤的带隙结构，研究了负折射率变化与负正折射率介质比变化对光子带隙结构的影响。分析结果表明，负折射率介质的光子晶体光纤的带隙数量和宽度随折射率和介质比变化而变化。取负折射率值为-1．5、负正介质填充比为0．88、空气孔间距为2．6um时，可得到多条带隙和较大的带隙宽度，实现PBG导光的波长范围为1225nm-4084nm。     

不同负相对折射率材料的FDTD分析

负折射率材料的研究已成为近年来科研的热点.电磁波在负材料中的传播特性是研究的首要问题之一.利用一个正常材料包围负折射率材料块的区域模型,根据推广的Snell定理,分析在改变该模型正常材料区域的介电常数对材料交界面相对折射率的影响.通过FDTD法数值模拟了TE模电磁波在该模型区域的场分布.数值比较了改变该模型正常材料的介电常数和磁导率对其相对折射率、成像效果以及成像位置的变化.说明电磁波在不同正常材料包围的负材料块区域中传播,其折射规律仍然符合推广的Snell定理.     

负折射率缺陷层光子晶体的缺陷模和光学增强

研究了缺陷层为负折射率材料的一维光子晶体的带隙结构.研究结果表明：与缺陷层为正折射率材料的同类型结构相比,负折射率材料缺陷模的宽度变宽,且随着缺陷层厚度的增加,缺陷模向高频（短波）方向移动,缺陷模的移动速度也大.同时研究了负折射率缺陷层位置的不同对光子晶体透射特性的影响以及光学增强效应.     

负折射率材料及其军事应用

负折射率材料是一种物理性质异常的物质.在介绍负折射率材料的国内外研究发展历程及其异常物理特性的基础上,指出负折射率材料在军用雷达、天线技术、通信系统及器件、武器隐身技术、超灵敏军事探测等方面具有潜在的、极大的应用价值和前景.     

高速光纤通信期盼负折射率材料

介绍了负折射率材料的概念、发展情况,以及负折射率材料引入到常规光纤和光子晶体光纤中将产生的特异现象,指出负折射率材料将在高速光纤通信系统的非线性补偿方面发挥独特的作用。     

圆形周期介质内艾里光束的传输特性

为了研究无衍射光波在特异材质内的传输特性，实现更优良的光波通信，将传统右手材料和双负折射率材料相结合，提出了一种轴向阶跃变化周期圆形介质结构。基于广义惠更斯-菲涅耳光学积分公式，结合光学传输矩阵，分析了艾里光束在这种传输媒质中出射表面光强分布特性和侧面传输光强分布图；分析了负折射率参量对这类光波演变的影响及其补偿机理；分析了实现输出光波完美还原时，负折射率大小同介质单元长度的定量关系。结果表明，当介质孔径逐渐减小时，有限艾里光束衍射效应越来越严重，并且出射光强外形轮廓逐渐从艾里光束过渡到高斯光束；当双负折射率材料的折射率n_l的绝对值大于右手材料的折射率n_r时，出射表面实现光波完美还原的双负折射率材料单元层越长，反之则越短。该研究对分析周期或准周期轴向阶跃变化的圆形平板介质光波通信是有帮助的。     

天然负折射材料

几乎所有的材料都表现为正折射。但1968年俄罗斯科学家Victor Veselago发现，如果磁导率和介电常数都是负的则表现为负折射。科学家已经制作了负折射器件例如高精度的超级透镜等。但他们使用的负折射材料都是实验室人工制备的。最近，德国研究机构发现，金属铁磁材料与其他负折射率材料有很大差别，在吉赫兹波段自然表现出负折射特性。     

含正负材料的一维光子晶体的光学特性研究

为了得到新的传输性质,把具有负介电常数和磁导率的负折射率材料引入到光子晶体当中,运用Maxwell电磁波方程和Bloch理论得到的含正负折射率材料的色散关系的解析式,分别分析一维无限周期且正折射率材料和负折射率材料交替组成的一维光子晶体的禁带结构和色散特性,并与常规的正折射率材料的光子晶体比较,发现含正、负折射率材料且呈周期性重复的双层结构的复合光子晶体其光子具有较宽禁带,为设计超宽禁带的光子带隙结构提供了一定的理论可能性。     

光波在含特异材料的环形腔内的传输特性

基于光线传输矩阵理论,研究了含特异材料环形腔内光波光斑半径和相对光强的分布特性.结果表明:以负折射率材料内部作为起始位置,光波传输一周后,子午面和弧矢面光斑半径均较大,中心光强较弱.当光波离开负材料后,光斑半径迅速减小,由于凹面镜的影响,在其表面又达到极大值,但较负材料内部光斑半径小很多.当光波传输起始点远离凹面镜后,光斑半径依次减小,在两平面镜中心达到最小值,此时中心光强最大.在此基础上,分析了负材料长度和介质折射率对光波束腰半径的影响.研究发现,介质长度对环形腔内子午面和弧矢面的束腰半径影响较小,但介质折射率对负材料内部束腰半径的影响较大.     

电磁场与微波技术

0441,『1’例Ull.1 2004040511负折射率介质层中光波的相位和传输特性研究/杨立功,黄弼勤,叶辉,顾培夫(浙江大学),{光学学报一2 004,24(3)一388一392针对在理解负折射率材料中光波的传播特性时相位的特殊性质,详细分析推证了负折射率介质中折射率、波矢k的大小和方向、空间坐标     

基于表面等离子体型波导能否实现负折射率材料？ 表面等离子体三维几何结构的研究

本文对能够实现正折射率和负折射率模式的平面等离子体波导结构进行了理论分析,重点研究了可见与近红外频率的金属-绝缘体-金属（MIM）、绝缘体-金属-绝缘体（IMI）、绝缘体-绝缘体-金属（IIM）等几种几何模型的模式。结果表明,这3种等离子体结构在可见频率的有限范围内都表现出负折射性能,品质因数接近20。通过有限差分时域模拟,证实了可见光从自由空间传输至这些波导时,表现出负折射特性。给出了波长为350～850nm、波导芯尺寸在5～50nm范围变化、基于Ag/GaP和Ag/Si3N4材料的波导结构的折射率和品质因数。该结果为可见频率范围内的负折射率材料和二维波导结构提供了设计依据。这些几何结构可以作为三维负折射率材料的基础元素。     

负折射率材料光开关

负折射率奇异材料的一个缺点是会吸收通过的红外光,美国加州大学的研究人员化劣势为优势,利用它设计了一种新型的光开关(调制器),比现有光开关速度更快、体积更小.据称这是第一次利用负折射率奇异材料在近红外波段实现光调制.     

含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波特性

利用转移矩阵法,研究了含负折射率材料的一维光子晶体掺杂后的滤波性质。结果表明,这种结构可以同时实现窄带滤波和大范围宽带滤波的双重功能,宽带滤波的频率范围可以通过改变材料的折射率进行调节。研究还发现,结构的透射谱对入射角的变化很敏感,入射角增大时,通带向高频区移动;当负折射率材料具有色散时,宽通带的高度降低。     

负折射率半透明薄膜的热发射特性研究

根据传输矩阵法和基尔霍夫定律研究了负折射率薄膜的热发射特性.较为系统地考察了相关参数对热辐射s偏振波的影响.研究结果表明,负折射率材料的热发射率随角频率的变化呈现复杂的振荡现象.同时也发现,它的发射率峰值有时在远离法线的区域.     

有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应

为了研究一维有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应,利用传输矩阵法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维有限周期含负折射率光子晶体的透射率。得出了一维有限周期含负折射率光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿峰的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿峰的频率随负折射材料厚度的变化特性、全反射隧穿峰数随周期数的变化特性。发现了有限周期含负折射率光子晶体的全反射隧穿效应与普通光子晶体的全反射隧穿效应的不同之处。     

中红外波长负折射率液晶材料

在包含碳化硅核壳微球的向列相液晶中,理论计算发现在13～13.2μm中红外波段范围出现了负折射率。由于强烈声子激化共振产生大的介电常数,碳化硅微球在13.1μm附近产生负磁导率。通过确定壳层材料的等离子参数,获得了负折射率。电磁模拟解释了负介电常数和负磁导率产生的机理。     

左手材料理论及其应用

左手材料是一种介电常数和磁导率同时为负值的人工材料,这种材料具有负群速度、负折射率、逆多普勒效应和完美成像等多种奇特的物理性质.叙述了左手材料的概念和基本原理,简单回顾了左手材料研究的发展历程,介绍了左手材料的应用及其发展前景.     

厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板材料的传输特性

采用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式推导出厄米-余弦-高斯光束通过负折射率平板材料的传输公式,并利用其解析式进行数值计算和分析。研究结果表明:负折射率平板材料中的负折射率只影响光束的两次聚焦位置;光束参数不仅会改变厄米-余弦-高斯光束的轴上光强分布,还会改变横向光强的分布,但对厄米-余弦-高斯光束轴上最大光强和横向最大光强的位置均没有影响。