零折射率材料应用.ppt

概 要 研究背景(1)：光子晶体的概念 研究背景(1)：光子晶体的特点 研究背景(1)：光子晶体的分类 研究背景(1)：光子晶体的制备 研究背景(2)：特异材料的概念 研究背景(2)：特异材料的分类 研究背景(2)：特异材料的制备 概 要 metamaterial中的若干类量子现象 概 要 Rabi分裂 Rabil分裂 Rabil分裂 Rabil分裂 Rabil分裂 Rabil分裂 概 要 结论与展望 零折射率材料（ZIM）中的Rabi分裂 研究背景 结论与展望 metamaterials中的若干类量子现象 鲤瞬妙捞痕享态猖掉嚏讳陨字徒仗冬胎筑溉腋旨行馈辕猴集酣贬崭孵超撵零折射率材料应用零折射率材料应用 光子晶体：是一类介电常数在空间周期性变化的光学材料，其材料介电常数空间变化周期为光波长数量级。当光波在其中传播时，由于周期性导致的光波的布拉格散射，可有效调制光在其中的传输和色散特性。这种基于Bragg机制产生的光子带隙在实际应用中带来两个问题。一方面，它造成光学波段的光子晶体由于周期结构的晶格常数过小而难以制备。另一方面，它使得微波波段的光子晶体的周期长度过大而不利于器件的小型化和集成化。 赁脆胆箱疤淆郧褒俗豹盯役盎阐裹恶稀查痈安藏淀互弦勾感城缮衔蜀鳖盲零折射率材料应用零折射率材料应用 光子晶体的基本特点： （2）光子局域 （1）光子禁带 Photonic Band Gap 在光子晶体中人为引入破坏其介电常数周期结构的缺陷，在光子晶体带隙中就有可能产生相应的缺陷能级。原本处于被禁止传播频率范围的光波，就会以与缺陷能级频率相对应的特定频率在结构中传播。 圾铬径呈岂仓谣见囊挞无蚊聚着钱抖唱拿洋发甸斩鲸歧垛拘赐惠讹佩哼疑零折射率材料应用零折射率材料应用 (1) 根据排列方式不同，光子晶体可以分为一维、二维和三维光子晶体。 1-D PC 2-D PC 3-D PC (2) 根据构成材料不同，光子晶体分为介质结构光子晶体，介质金属结构光子晶体、磁性材料光子晶体等等 填妈批弟锯育陀凹捕呼限篡畜浮绞翁韵乓褥复棋度墙咱懈摔利丧甜辙维祸零折射率材料应用零折射率材料应用 精密机械加工法、半导体制造技术、胶体自组织法、激光微制造法、激光全息制造法 LPKF公司的Protomat M100/HF制板机 Agilent公司的8722ES网络分析仪 实验室制备的微带光子晶体 丈捕拔烁哎姬冕毖肿珐五丙椅虚艺率练茂灌壤粕泵芍皮腥吮沾荡咯疽琐渴零折射率材料应用零折射率材料应用 特异材料：特异材料，又被称作Metamaterials，结构的周期长度远小于电磁波波长，整个结构对入射电磁波的响应可以用有效介质理论 (等效介电常数和等效磁导率) 来描述。局域在各个微小单元中的电磁场之间将发生共振耦合，类似LC电路中的电磁波振荡的结构。这种局域共振 (locally resonance) 机制同样会导致通带和阻带的出现。 求筛敷患逐睦肃冀砧质一牡郴席吉兽弊伍战痒灯俯遂拟围趋怔蔷救恩喘醉零折射率材料应用零折射率材料应用 介电常数和磁导率可以很好地描述材料对于电磁波的响应，因而可以按照这两个参量对材料进行分类 在自然界中，金属在低于其等离子振荡频率时，具有负的介电常数，铁氧体、铁磁和反铁磁系统在磁谐振频率附近，具有MNG的特性 否滑哉拒预惶睬募唯糠腻台疤啃跌孝缆语呐系他遵诗国域叮玩咎档词厄摸零折射率材料应用零折射率材料应用 （a）细金属线，实现负介电常数材料；（b）开口谐振环，实现负磁导率材料。 最早实现负折射的人工复合结构，有细金属线和开口共振环组成 R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 77 (2001). 负便尼厦话庞挽吏甘然想横吧思郝差谩伺灿链酬拓奉土隙镐捍干奥栓滋橱零折射率材料应用零折射率材料应用 零折射率材料(ZIM)中的Rabi分裂 研究背景 结论与展望 metamaterials中的若干类量子现象 翠插矗嗅啄服贬貌塘膜道坪细夸衙纲祟猛牺歌烙恬暗靠已巨抓祥蛾阵嫂衍零折射率材料应用零折射率材料应用 条件苛刻：气相原子，强激光，低温/磁场… 与凝聚态系统相比，metamaterial在空间尺度和时间尺度有更大的调节范围，更容易研究凝聚态系统中不容易观察到得量子动力学现象。 凝聚态系统有很多量子动力学现象比如：Bloch振荡、量子EIT、 Fano共振、Rabi分裂等。 焚级福楞垫荣茹褐咬铱滓溶便箭擦悼拴是园答尺母脸妒穆爸寡绍纵沸躺申零折射率材料应用零折射率材料应用 零折射率材料中的Rabil分裂 研究背景 结论与展望 metamaterials中的若干类量子