搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

汪肇坤 杨振宇 陶欢 赵茗

复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

汪肇坤, 杨振宇, 陶欢, 赵茗
PDF
导出引用
导出核心图
  • 近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.01.4 m)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.
      通信作者: 杨振宇, zyang@mail.hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61475058)、武汉科学技术资金(批准号:2015010101010001)、深圳基础研究项目基金(批准号:JCYJ20140419131733980)和高性能复杂制造国家重点实验室开放基金(批准号:Kfkt2013-07)资助的课题.
    [1]

    Yu N, Genevet P, Kats M A, Aieta F, Tetienne J P, Capasso F, Gaburro Z 2011 Science 334 333

    [2]

    Huang L, Chen X, Muehlenbernd H, Li G, Bai B, Tan Q, Jin G, Zentgraf T, Zhang S 2012 Nano Lett. 12 5750

    [3]

    Zhao Y, Alu A 2013 Nano Lett. 13 1086

    [4]

    Yang Y, Wang W, Moitra P, Kravchenko I I, Briggs D P, Valentine J 2014 Nano Lett. 14 1394

    [5]

    Li Y, Liang B, Gu Z M, Zou X Y, Cheng J C 2013 Sci. Rep. 3 2546

    [6]

    Yu N, Genevet P, Aieta F, Kats M A, Blanchard R, Aoust G, Tetienne J P, Gaburro Z, Capasso F 2013 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 19 4700423

    [7]

    Yu N, Capasso F 2014 Nat. Mater. 13 139

    [8]

    Blanchard R, Aoust G, Genevet P, Yu N, Kats M A, Gaburro Z, Capasso F 2012 Phys. Rev. B 85 155457

    [9]

    Pendry J B, Schurig D, Smith D R 2006 Science 312 1780

    [10]

    Shalaev V M, Cai W S, Chettiar U K, Yuan H K, Sarychev A K, Drachev V P, Kildishev A V 2004 Science 305 788

    [11]

    Valentine J, Zhang S, Zentgraf T, Ulin-Avila E, Genov D A, Bartal G, Zhang X 2008 Nature 455 376

    [12]

    Meinzer N, Barnes W L, Hooper I R 2014 Nat. Photon. 8 889

    [13]

    Zheng G X, Muhlenbernd H, Kenney M, Li G X, Zentgraf T, Zhang S 2015 Nat. Nanotechnol. 10 308

    [14]

    Cheng H, Liu Z C, Chen S Q, Tian J G 2015 Adv. Mater. 27 5410

    [15]

    Kaschke J, Blume L, Wu L, Thiel M, Bade K, Yang Z, Wegener M 2015 Adv. Opt. Mater. 3 1411

    [16]

    Gansel J K, Thiel M, Rill M S, Decker M, Bade K, Saile V, Freymann G, Linden S, Wegener M 2009 Science 325 1513

    [17]

    Kaschke J, Wegener M 2015 Opt. Lett. 40 3986

    [18]

    Robbie K, Beydaghyan G, Brown T, Dean C, Adams J, Buzea C 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 1089

    [19]

    Kuzyk A, Schreiber R, Fan Z, Pardatscher G, Roller E M, Hoegele A, Simmel F C, Govorov A O, Liedl T 2012 Nature 483 311

    [20]

    Smith D R, Mock J J, Starr A F, Schurig D 2005 Phys. Rev. E 71 036609

    [21]

    Kabashin A V, Evans P, Pastkovsky S, Hendren W, Wurtz G A, Atkinson R, Pollard R, Podolskiy V A, Zayats A V 2009 Nat. Mater. 8 867

    [22]

    Luo X G, Qiu T, Lu W B, Ni Z H 2013 Mater. Sci. Eng. R-Rep. 74 351

    [23]

    Rakic A D, Djurisic A B, Elazar J M, Majewski M L 1998 Appl. Opt. 37 5271

    [24]

    Yang Z Y, Zhao M, Lu P X, Lu Y F 2010 Opt. Lett. 35 2588

  • [1]

    Yu N, Genevet P, Kats M A, Aieta F, Tetienne J P, Capasso F, Gaburro Z 2011 Science 334 333

    [2]

    Huang L, Chen X, Muehlenbernd H, Li G, Bai B, Tan Q, Jin G, Zentgraf T, Zhang S 2012 Nano Lett. 12 5750

    [3]

    Zhao Y, Alu A 2013 Nano Lett. 13 1086

    [4]

    Yang Y, Wang W, Moitra P, Kravchenko I I, Briggs D P, Valentine J 2014 Nano Lett. 14 1394

    [5]

    Li Y, Liang B, Gu Z M, Zou X Y, Cheng J C 2013 Sci. Rep. 3 2546

    [6]

    Yu N, Genevet P, Aieta F, Kats M A, Blanchard R, Aoust G, Tetienne J P, Gaburro Z, Capasso F 2013 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 19 4700423

    [7]

    Yu N, Capasso F 2014 Nat. Mater. 13 139

    [8]

    Blanchard R, Aoust G, Genevet P, Yu N, Kats M A, Gaburro Z, Capasso F 2012 Phys. Rev. B 85 155457

    [9]

    Pendry J B, Schurig D, Smith D R 2006 Science 312 1780

    [10]

    Shalaev V M, Cai W S, Chettiar U K, Yuan H K, Sarychev A K, Drachev V P, Kildishev A V 2004 Science 305 788

    [11]

    Valentine J, Zhang S, Zentgraf T, Ulin-Avila E, Genov D A, Bartal G, Zhang X 2008 Nature 455 376

    [12]

    Meinzer N, Barnes W L, Hooper I R 2014 Nat. Photon. 8 889

    [13]

    Zheng G X, Muhlenbernd H, Kenney M, Li G X, Zentgraf T, Zhang S 2015 Nat. Nanotechnol. 10 308

    [14]

    Cheng H, Liu Z C, Chen S Q, Tian J G 2015 Adv. Mater. 27 5410

    [15]

    Kaschke J, Blume L, Wu L, Thiel M, Bade K, Yang Z, Wegener M 2015 Adv. Opt. Mater. 3 1411

    [16]

    Gansel J K, Thiel M, Rill M S, Decker M, Bade K, Saile V, Freymann G, Linden S, Wegener M 2009 Science 325 1513

    [17]

    Kaschke J, Wegener M 2015 Opt. Lett. 40 3986

    [18]

    Robbie K, Beydaghyan G, Brown T, Dean C, Adams J, Buzea C 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 1089

    [19]

    Kuzyk A, Schreiber R, Fan Z, Pardatscher G, Roller E M, Hoegele A, Simmel F C, Govorov A O, Liedl T 2012 Nature 483 311

    [20]

    Smith D R, Mock J J, Starr A F, Schurig D 2005 Phys. Rev. E 71 036609

    [21]

    Kabashin A V, Evans P, Pastkovsky S, Hendren W, Wurtz G A, Atkinson R, Pollard R, Podolskiy V A, Zayats A V 2009 Nat. Mater. 8 867

    [22]

    Luo X G, Qiu T, Lu W B, Ni Z H 2013 Mater. Sci. Eng. R-Rep. 74 351

    [23]

    Rakic A D, Djurisic A B, Elazar J M, Majewski M L 1998 Appl. Opt. 37 5271

    [24]

    Yang Z Y, Zhao M, Lu P X, Lu Y F 2010 Opt. Lett. 35 2588

  • [1] 潘军廷, 张宏. 极化电场对可激发介质中螺旋波的控制. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191934
    [2] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
    [3] 罗端, 惠丹丹, 温文龙, 李立立, 辛丽伟, 钟梓源, 吉超, 陈萍, 何凯, 王兴, 田进寿. 超紧凑型飞秒电子衍射仪的设计. 物理学报, 2020, 69(5): 052901. doi: 10.7498/aps.69.20191157
    [4] 庄志本, 李军, 刘静漪, 陈世强. 基于新的五维多环多翼超混沌系统的图像加密算法. 物理学报, 2020, 69(4): 040502. doi: 10.7498/aps.69.20191342
    [5] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [6] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [7] 赵建宁, 刘冬欢, 魏东, 尚新春. 考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理. 物理学报, 2020, 69(5): 056501. doi: 10.7498/aps.69.20191409
    [8] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [9] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [10] 刘丽, 刘杰, 曾健, 翟鹏飞, 张胜霞, 徐丽君, 胡培培, 李宗臻, 艾文思. 快重离子辐照对YBa2Cu3O7-δ薄膜微观结构及载流特性的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191914
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  511
  • PDF下载量:  334
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-04
  • 修回日期:  2016-08-03
  • 刊出日期:  2016-11-05

复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

  • 1. 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074;
  • 2. 华中科技大学深圳研究院, 深圳 518057
  • 通信作者: 杨振宇, zyang@mail.hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61475058)、武汉科学技术资金(批准号:2015010101010001)、深圳基础研究项目基金(批准号:JCYJ20140419131733980)和高性能复杂制造国家重点实验室开放基金(批准号:Kfkt2013-07)资助的课题.

摘要: 近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.01.4 m)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.

English Abstract

参考文献 (24)

目录

    /

    返回文章
    返回