光束穿过负折射率介质板的横向位移

众所周知，在常规介质中光的折射和反射遵循Snell定律。早在1968年，前苏联科学家Veselago就在理论上预言了负折射率材料的存在．近年来，由于美国Smith率领的研究小组利用类似于光子晶体的人工材料实现了负折射率材料，引发了人们研究负折射现象的热情．近期，Berman研究了负折射率界面上的反向Goos-Haenchen(G-H)位移．此外，     

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。     

科学家发现可制作光开关的负折射材料

负折射超材料(negative-index metamaterial,NIM)是一种人造系统,具有负等效折射率,因此衍生出许多新奇的光学特性。NIM的缺点之一是吸收问题,不过最近美国科学家利用这个缺点设计出新型的光开关或称调制器,在操作上不仅比现行组件速度更快,体积也更轻巧。     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

浅谈“左手材料”在未来无线通信系统中的应用

0引言新型的"左手材料(left-handed material)"在固体物理、材料科学、光学和电磁学等领域已获得越来越多的关注。所谓"左手材料"是指介电常数ε、磁导率μ都为负值的材料,也称为"双负介质(材料)"或者"负折射系数材料(negative refractive material)"。     

左手材料展望

左手材料（left—handed metamaterials;LHMs）是一种介电常数与磁导率同时为负值的电磁材料，因其中传播的电磁波的电场矢量、磁场矢量以及波矢方向满足左手定则而得名。左手材料概念最初由前苏联物理学家Veselago于1964年提出，他从Maxwell方程出发，分析了电磁波在介电常数和磁导率同时为负介质中传播的状况，从理论上指出这种介质的存在是不违反物理学定律的，并且具有负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射、完美透镜。等奇异物理现象。但自然界不存在这种性质特异的物质，故在该理论提出的近30年内左手材料发展几乎处于停滞状态。20世纪90年代，随着人工周期性材料的发展，英国皇家学院院士Pendry教授重新开始了该领域研究。2001年Smith等根据Pendry的理论模型，首次制备出微波段具有负介电常数、负磁导率材料，并通过实验观察到了负折射现象。随后左手材料研究取得重大突破，并被Science杂志评为2003年度十大科技进展之一。     

电磁波在正负折射率介质界面上的传输特性

为了研究负折射率介质这种新型复合材料的电磁性质，利用麦克斯韦电磁理论对电磁波在正、负折射率介质交界面上的反射和透射特性进行了分析。得到了Snell反射定律和折射定律，反射系数和透射系数随入射角的关系（Fresnel公式）。结果发现Snell反射定律和折射定律仍然适用。但折射线与入射线位于法线的同侧；不论是腰波还是TM波，当以某一入射角入射时，反射系数都有可能变为零。这些结果对于设计新型的电磁学和光学器件具有指导性的意义。     

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，     

英发现仅一个原子厚的新材料群

英国曼彻斯特大学科学家盖姆教授领导的小组，发现了一个以前不为人所知的材料新家族，这些材料只有一个原子厚，且表现出了科学家难以想象的良好性质：它不仅超薄，而且在不同环境下或表现出超强性能，或表现出高绝缘或高导电性能，为工程师和设计师提供了多种可选择的材料特陛。     

孔型对金属介质金属三明治结构超材料的透射率和负折射率的影响

通过改变长方形孔的长度,利用数值模拟研究了金属-介质-金属三明治结构超材料的透射率,负折射(NRI)率和品质因数(FOM)等性质.研究结果表明,随着长方形孔的长度的增大,低频透射峰和最大透射峰都出现了红移现象.长方形孔的负折射率和负折射带宽则随着长方形孔的长度的增大而减小.这意味着可以通过调节金属-介质-金属三明治结构超材料的孔阵列的长度获得较高的透射率或者负折射率.这些结果为开发太赫兹范围的光电器件提供可能的理论.     

磁超材料提升无线充电系统效率机理分析

负磁导率超材料已被实验证实可以提升磁谐振式无线充电系统的充电效率,但其机理研究目前尚缺乏深入分析。采用全波分析方法,从负磁导率超材料板对一个典型磁谐振式无线充电系统能量充电效率的影响角度进行分析。结果表明,基于磁场边界条件和电磁波折射理论的机理分析无法为超材料提升磁谐振式无线充电效率提供充分的理论支撑。     

二维空气环型光子晶体的负折射现象

采用平面波展开法和时域有限差分法研究了二维空气环型光子晶体的负折射现象。通过平面波法计算了三角晶格空气环型光子晶体的能带结构和等频曲线分布, 通过等频曲线的分析得到了光子晶体有效折射率与光波归一化频率之间的关系, 并模拟了光波在有效折射率为 -1的平板和楔形结构光子晶体中的负折射传输过程。模拟结果表明, 优化设计的空气环型光子晶体可以实现较为理想的负折射现象, 且特定频率光波实现负折射对结构参数的要求较低, 有效的降低了实验室制作光子晶体负折射材料对结构参数的苛刻要求。在实验室采用X光刻蚀方法制作空气环型光子晶体能够节省大量的刻蚀时间, 进而降低光子晶体的制作成本。     

俄科学家发现高温下仍具磁性的非金属材料

最近，俄国科学家在寻找高温超导材料时偶然发现，经过特定加工的碳60材料可以在室温乃至更高温度下具有磁性。由60个碳原子构成的“布基球”分子再一次表现出了令人惊奇的特性。 俄国约费物理技术研究所的科学家报告称，他们对碳60材料进行高温高压处理，使分子层叠起来，形成一种柔软透明的聚合物。结果发现，这种物质在室温下表现出类似磁铁的性质，能够吸附在磁铁上。研究人员在排除了杂质干扰的可能性并进行重复试验后认定，这种物质确实具有磁性，它失去磁性的临界温度为热力学温度500 K左右（约230℃）。 科学家们一直对非金属元素…     

负折射指数物质与潜在应用

根据负折射指数物质概念和负折射指数物质研究的最新进展,提出金属谐振环、光子晶体、和电感电容集总元件等负折射指数结构。依据归纳法并结合作者的工作提出了开展此项研究在理想透镜天线、相移器、平衡器、耦合器等应用。发现其在军事、通讯上可能应用,以及开辟新科学制造新器件的发展方向。     

FDTD方法验证左手材料光子晶体平板的负折射

为了验证光在负折射率材料的光子晶体中的传播，设计了一个点源成像系统，点源位于光子晶体平板的一边，通过基于FDTD方法的理论分析和仿真，光束通过光子晶体平板后汇聚在平板的另一侧。证明了在一定条件下，光子晶体内部发生了负折射现象。     

异常海洋大气条件下红外与微波折射特征差异研究

研究了海上异常折射环境对于雷达微波和远红外波段的影响,利用近海面大气折射环境数值模型以及福建平潭和西沙永兴岛的海洋环境观测数据对两个波段进行了对比.结果表明,当雷达微波出现负折射时,红外波段却出现"波导"超折射特征,但强度和厚度较弱;当微波出现大气波导时,红外波段多为负折射特征.该项研究可为复杂海洋大气环境下两种探测系统的优化配置以及海洋环境对舰载光电探测系统的影响研究提供科学参考.     

光学隐形材料获得重大突破

科学家宣布他们距离制成可使人类隐身的材料仅有一步之遥。据称，来自加州大学伯克利分校的研究人员开发出了一种新型纳米材料，可使3D物体周围的光线折射后绕过物体，从而达到隐形的效果，研究团队表示．今后将有足够大的这种材料出现，可使人类隐身。     

二维光子晶体负折射现象的研究

采用平面波展开法分析三角格子二维光子晶体中负折射现象出现的频率范围,然后用有限时域差分法模拟光在空气和二维三角格子光子晶体界面的折射行为,得到了负折射出现在群速度为负的频段的结论,并且详细比较了光子晶体中不同频率的负折射行为.     

异常海洋大气折射环境对红外与微波传输的影响

研究了海上异常折射环境对于雷达微波和远红外波段的影响,利用近海面大气折射环境数值模型以及福建平潭和西沙永兴岛的海洋环境观测数据对两个波段进行了对比,着重分析了雷达出现负折射、蒸发波导、表面波导以及悬空波导时红外波段大气折射环境的差异性。结果表明,红外波段容易受到温度因素的影响,而微波波段受水汽(或湿度)影响的程度更大;当雷达微波出现负折射时,红外波段却出现“波导“特征,但强度和厚度较弱;当微波出现大气波导时,红外波段显示为负折射特征。该项研究可为复杂海洋大气环境下两种探测系统的优化配置以及海洋环境对舰载光电探测系统的影响研究提供科学参考。     

光子晶体负折射及其应用

简明阐述了光子晶体负折射的概念,提出了具有负折射特性的光子晶体结构,并探讨了负折射光子晶体在偏振分束器、开放腔等方面的应用。