1 山西大同大学 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室, 山西 大同 037009
2 太原理工大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
通过计算损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化, 对单负材料双层异质结构基于损耗的光学性质调控进行了研究。首先, 对损耗型单负材料单层结构的透射行为进行了计算, 给出了单层结构随损耗系数增大的非单调透射的变化图像。接着, 计算了损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化曲线, 并分析了不同频率下透射与损耗系数之间的关系。研究结果表明, 在远离隧穿频率处, 随损耗系数的逐渐增大, 异质结的透射呈现出先减小后增大的变化。计算的电磁场强度分布图像表明, 双层异质结中透射与损耗系数之间为非单调关系, 起源于损耗型单负材料界面处的反常场局域效应, 即随着损耗系数的增大, 场局域先减弱后增强。
单负材料 光学性质 异质结构 single-negative materials optical property heterosturcture
山西大同大学 固体物理研究所, 山西 大同 037009
通过传输矩阵法, 理论研究了损耗型单负材料双层结构在不同入射角时的反射率和偏振度。结果表明, 损耗型单负材料双层结构不同于常规介电材料, 随着入射角的增大, p分量反射率比s分量的反射率大。随着损耗(电损耗和磁损耗)的增大, p波的反射率和s波的反射率差异减小, 直到重合, 偏振度变为0。对于损耗型单负材料双层结构, 当MNG层厚度增大时, 偏振度变化幅度减小; 而当ENG层厚度增大时, 偏振度变化幅度增大。
反射率 单负材料 偏振度 reflectance single-negative material polarization
1 山西大同大学固体物理研究所, 山西 大同 037009
2 青海大学光伏中心, 青海 西宁 810016
采用传输矩阵法研究了两种色散单负材料组成三明治结构的共振隧穿特性，结果表明如果该结构满足耦合匹配条件时，共振隧穿峰发生吞并。共振峰的隧穿频率不受匹配三层结构厚度比例的影响，厚度的同比例增大，仅仅影响共振透射峰的品质因子。研究了该结构的电场分布特征，结果表明电场分布主要布局域在两种介质的分界面处。但考虑单负材料损耗时，损耗导致该结构电场分布的对称性破坏，透射率降低。
材料 单负材料 传输矩阵 隧穿模 三明治结构 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 081602
山西大同大学固体物理研究所, 山西 大同 037009
通过传输矩阵法，研究了由单负材料组成的一维光子晶体的反射相特性。结果表明，零有效相位带隙中的反射相值受入射角、偏振模式和厚度比率的影响，而与晶格比例无关。这些特性的研究为制作光子晶体相位补偿器和色散补偿器提供理论依据。
材料 光子晶体 反射相 传输矩阵 单负材料 光子带隙 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061606
山西大同大学 固体物理研究所, 山西 大同037009
通过传输矩阵法, 对负介电常数材料和负磁导率材料组成一维光子晶体的多量子阱结构的共振隧穿特性进行了研究。结果表明, 该结构中存在不受入射角和偏振模式影响的全方向共振隧穿模, 其数量可以通过调节结构周期数来实现。共振峰的品质因子可以由外部障碍光子晶体的厚度比例调整。在研究单负材料损耗时, 发现电损耗对低频处共振模影响大, 而磁损耗对高频和低频处都有较大影响。
单负材料 多量子阱结构 光子晶体 single-negative material multiple quantum well structure photonic crystal
河池学院 物理与电子工程系, 广西 宜州 546300
用传输矩阵法研究了单负材料一维光子晶体(ABD)m(CBA)n(ABD)m(CBA)n的透射谱。结果表明: 当增加周期数m或D层介质厚度dD时, 透射谱中的两个隧穿模越加锋锐, 但所处频率位置不变; 当增加周期数n或C层介质厚度dC时, 透射谱中的两个隧穿模向中间靠拢趋于简并; 当增加A层介质厚度dA时, 透射谱中双隧穿模结构及位置无变化, 而当增加B层介质厚度dB时, 透射谱中的三模结构向低频方向移动, 且逐渐消失; 随着入射角θ的增大, 透射谱中两隧穿模向禁带中心靠拢。利用单负材料光子晶体的透射谱特性可实现可调性和高品质的单、多通道超窄带滤波功能。
单负材料 光子晶体 共振隧穿模 滤波 single-negative materials photonic crystal resonant tunneling modes filter
华南师范大学 物理与电信工程学院 量子信息技术实验室, 广州 510006
根据微波传输线理论, 结合集总元件构造的复合左/右手传输线, 分别实现了负介电常数材料和负磁导率材料, 并进一步制作了由这两种单负材料交替组成的一维光子晶体。仿真与测量结果显示, 该光子晶体结构可产生零有效相位带隙。若结构参数能同时满足阻抗匹配条件和相位匹配条件, 零有效相位带隙将消失。若两个匹配条件无法同时被满足, 零有效相位带隙将始终存在, 带隙中心处在阻抗匹配频率。此外, 在阻抗匹配频率处, 若结构参数偏离相位匹配条件越大, 零有效相位带隙将越宽且越深, 通过此规律可实现对带隙的调制。
光子晶体 特异性材料 单负材料 零有效相位带隙 相位匹配 photonic crystal metamaterials singlenegative material zeroeffectivephase bandgap phase matching
湖北第二师范学院物理与电子信息学院， 武汉 430205
应用传输矩阵法研究了以三层单负材料组成周期单元的异质结构光子晶体(ABA)M (CDC)N(ABA)M(CDC)N的光子禁带，相比于由两层单负材料构成的光子晶体(AB)M，具有更狭窄 的通带，对结构周期数和入射角同样是不敏感。研究还发现，平均介电常数和平均磁导率均为零的 该异质结构，其能带宽度随晶格常数的增大而逐渐变窄，这一特性可以用来设计单通道滤波器件， 同时由于电磁波有效波矢量为零，利用这一特点可以设计零有效相位延迟滤波器。
光子晶体 单负材料 异质结构 传输矩阵法 photonic crystal single-negative material heterostructure transfer matrix
湖北第二师范学院物理与电子信息学院， 湖北 武汉 430205
应用传输矩阵法研究了以三层单负材料为周期单元对称型一维光子晶体(ABC)M(CBA)M。结果表明，其带隙结构对入射角的敏感程度与光波的偏振性有关，TE波的高频通带会随着入射角的增大向中心频率移动，而TM波的带隙结构对入射角的变化不敏感。研究还发现各介质层厚度的变化对能带结构的影响规律不相同。当保持各介质层厚度比不变，成倍增大各介质层厚度，高、低频通带变窄并向中心频率移动，低频区通带首先消失。当改变各介质层厚度比时，若保持A、C层厚度不变，减小B层厚度，高、低频通带分别向两侧移动同时收缩变窄；若保持B层厚度不变，增、C层厚度，高、低频区通带同样变窄，低频区通带首先消失，带隙同样变宽。最后研究了该光子晶体的零有效相位带隙结构，发现其通带随晶格常数的增大逐渐向中心频率移动同时收缩变窄，这一特性可以用来设计单通道窄带零有效相位延迟滤波器。
光电子学 光子晶体 光子带隙 零有效相位带隙 传输矩阵 单负材料 激光与光电子学进展
2012, 49(6): 062602
1 赣南师范学院物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 赣南师范学院光电子材料与技术研究所, 江西 赣州 341000
研究了以左手材料为衬底和单负材料为覆盖层三层平板波导中TE模的传输特性, 为波导器件的设计提供了理论支持。导出了归一化有效厚度与归一化频率的关系, 数值计算分析了三层平板波导的传输特性。结果表明,该三层平板波导TE模具有以下特性: 1)当导波 层与衬底或覆盖层磁导率的比值增大时,归一化有效折射率随频率的变化率减小。 2)当不 对称因子趋近于0时, 随单调变化;当较大时,在截止频率附近,TE、TE、TE、TE和TE模出 现双值现象。3)当增大时, -曲线从左向右移动。4)对于TE模, 出现负值。
纤维与波导光学 平板波导 左手材料 单负材料 传输特性 fiber and waveguide optics slab waveguide left-handed materials single-negative materials propagation properties
