探析负折射率介质层中光波的相位和传输特性

王小羊

（泰州学院，江苏 泰州 225300）

现阶段学术界已形成了大量有关研究负折射率介质材料性质的文章，取得了丰硕的成果，但在有关负折射率介质光波相位特性、以及传输特性方面的研究还存在比较大的缺失.而为了能够使此种材料在光频中得到更加深入的应用，明确上述两方面的问题是至关重要的.因此，本文即针对相关问题做详细分析与说明.

1 负折射率介质层光波相位特性分析

定义负折射率介质当中的某一光波为平面性光波，取值为：E(x,y,z)yexp[i(kzz)-ωt]，该光波主要沿介质Z轴正向进行延伸与传播，自正折射率介质过渡至负折射率介质当中.结合对电磁场基本理论的分析，不难发现，在光波传输的过程当中，负折射率介质层下的色散关系需要结合对折射率、介电系数、以及磁导率系数的综合研究而获取.简单来说，定义介电系数为ε，同时定义磁导率系数为μ，则折射率（定义为a）的取值可通过上述参数予以表示：

也只有在折射率、磁导率、以及介电系数满足上述关系的状态下，光波才能够实现在负折射率介质中的可靠传播.由此，可以构建三者之间的色散关系：

在该表达是当中，由于β的取值恒大于零，因此在光波传输的过程当中，波矢的取值同样为负值状态.不但如此，在设定条件：“在光波于负折射率介质层中进行传递的过程中，界面位置的波矢（k）切向分量始终保持连续性状态”的基础之上，可以推定实际状态下，波矢（k）具体的传播方向.

进一步分析，假定在光波的传输过程当中，第m层所表现出的介质属性为负折射率属性，同时，第（m-1）层与第m层之间的界面标以“m”方式表示；……