含双曲超构材料的复合周期结构的带隙调控及应用*

吴丰郭志伟吴家驹江海涛†杜桂强

1) (同济大学物理科学与工程学院,先进微结构材料教育部重点实验室,上海 200092)

2) (广东技术师范大学光电工程学院,广州 510665)

3) (山东大学空间科学与物理学院,威海 264209)

等频面的拓扑结构强烈影响光在材料中的行为.通常组成光子晶体原胞的材料都是介电材料,其等频面都具有相同的封闭拓扑结构.结构最为简单的光子晶体是由两种介电材料交替组成的一维光子晶体.然而,这种传统的光子晶体在横磁和横电偏振下的光子带隙将随着入射角的增大而向短波方向移动,既不利于全向带隙的产生与展宽,又使得基于光子带隙的一些应用限制在很窄的入射角度范围内.本综述利用双曲超构材料对电磁波相位的独特调控作用,在由具有开放的等频面的双曲超构材料和具有封闭的等频面的普通介电材料交替组成的复合周期结构中实现了随入射角零移以及红移的特殊带隙,为研制具有新型功能的光学器件提供了新机理.基于零移带隙,可设计具有固定带宽的全向反射器和宽角度的近完美光吸收器.基于红移带隙,可设计宽角度的偏振选择器和超灵敏折射率传感器.

1 引 言

光在材料中的行为强烈依赖于材料的色散关系ω(k),特别是等频面ω(k)=ω0的拓扑结构.对于通常的介电材料而言,其等频面为封闭的球面或椭球面.近年来,利用人工微结构调控等频面的拓扑结构引起了国内外研究人员的……