新型电介质Metamaterials特异材料与光子晶体材料.pdf

2005年10月 四川大学学报(自然科学版) Oct．2005 ofSichuan Science V01．42 2 第42卷增刊2 Journal University(NaturalEdition) Issue 文章编号：0490．6756(2005)022．0051—05 与光子晶体材料 张冶文 (同辚大学波耳固体物理研究所，上海200092) 摘要：作者对目前国际研究热点的Metamaterials(有特异材料，奇异材料，超常材料，左手 性材料。负折射率材料，异向材料，元材料等多种中文译名)与光子晶体材料(即光子带隙材料、 电磁波带隙材料)的原理与构成方法作了基本的介绍．作者还讨论了这两类新型电介质的共性 问题与个性问题．并且讨论与介绍了这两类新型电介质材料的实现方法与应用前景。同时就这 两类材料在微波频段的应用与制备技术作了专门的讨论． 关箍词：特异材料；光予晶体；微波；光予带隙；电磁带隙；左手性材料；负折射率 文献标识：A 中圈分类号：0482；0731 1引言 近年来，有两种新型的电介质引起了国际上许多学者的注意，对此开展了系统深入的研究．这两类新 型电介质就是具有电磁波带隙的人工带隙材料(也称光子晶体，电磁波晶体)，和具有负折射率的特异材料 与电介质器件的应用开拓一片宽广的新天地，因而吸引了国际上许多研究人员的注意．电介质物理的前辈 ArthurR．vonHippie在他的那本重要著作“DielectricsandWaves”中对于电介质下了这样的定义：“We callthis with may thenamenotanarrowclassofso-called subject“dielectrics”byidentifying insulators．hut nonmetal，and㈨metals∞atheirinter-actionwith any boundarycase，if electro— electric，nmgnetic，or fieldsisunderconsideration．DielectricsandWaveshasbeenchosenas magnetic thetitleofthisbookbecau∞ wave adominantinoL!r phenomenaplay part story，whethere|ectromagnetie of elasticwavesof quantummechanics，orthe 关系．而且极有远见地认识到电介质应该具有比通常概念更为广泛的外涵，本文的目的就在于对这两类新 概念的电介质，光子晶体与特异材料，进行初步的介绍与对比． 2光子晶体 望获得诺贝尔奖的工作．光子晶体与晶体的比较如表1所示． 裹1光子晶体与曩体的对应与类比关系 1址1e1 The between mmlogy photonlccrystaland∞恤l 收稿日期：2005—08-20 四川大学学报(自然科学版) 第42卷 光子晶体最初的概念就是将电介质周期性排 列。形成人为的周期性结构．类比于自然界中的晶 体结构