以半透膜为例研究负折射现象

1、以半透膜为例研究负折射现象指导老师：杜骏杰小组成员：孙裕斌10121530324 (组长)廖名传 10121530323摘要：特异电磁材料(meta-materials)能够表现出诸多自然 界常规电磁材料所无法实现的奇异光学现象。在单层 粒子排列中实现这些奇异现象，有其独特的理论和应 用价值。以负折射为例，传统的负折射中，沿负方向 折射的光只能在特异电磁材料内部实现，而单层负折 射中,负方向折射的光与入射光同在背景媒质中传播, 更易被利用。本项目拟采用严格的多重散射方法，以高 £介质柱/球作为基本的结构单元，利用粒子在不同共 振态下的共振对称性，设计并实现结构简单、易于加 工、吸收损

2、耗极低、可在光频段操作的宽频带全介质 单层负折射现象，并对与此相关的其它奇异光学现象 展开研究。自主实验内容：奇异光学现象在单层粒子排列中的理论 实现与特性研究single-layer all-angle nearly-total-reflectionarray of nanoparticles对于物理模型，单层竖直排列的圆柱形柱子，光打到柱了上, 不管入射角度如何，都没有透射光。ao s 8o"ba厂 2. 25实验原理入射区hzi = £ x ° /嵌)+ ：严(m2)沖n=-xe厂丄£ 几a卅也-皿严t)*加 叫=-f 2nn7n=kx + a72

3、刃兀fin = ky +阵列内w=l<y<gq） = th-<e 空） m-le.（g。<y 兔）=xmiax - 瞪严"） »=i £,心.（卩十°3<go） = e/ （b：e“ +b：严b） 仏b+馄，& <y'）=严（瞪时+磕严"） 务严（wj"2尺弋严即厂和+8透射区码二工we"%加w=-001+o0evt =丄工仏£心歼代入边界条件矩阵化后的结果:2 炉(z$n + i)e(i 1n,oitn = 2e© - *-ip)e0n + i)e(i

4、 -炉弘)-1几,0,各矩阵定义如下1aoenm = m° et叫如a（）7n二 b,s jozin = e（i - ¥w）（/ + 卩嗣一 w“ =9（h + e）t（h e）?for n = m for n 丰 in实验数据程序0. oodo,0. oodo, 1,phinc： angle of incidence (degree)10. 31 do,10. 31 do, 1,wvl, wv2, nwv：wavelengthl.odo,eb： permittivity of background mediuml.odo,ub： permeability of backg

5、round medium2. 67d0,ao： inter-rod separation0. 935d0,1. 87d0,tg, as20. odo,es： permittivity of cylinderl.odo,us： permeability of cylinder0,nfld-2. odo,2. odo, 100,xfl, xf2, nx10. d0,10g 100,yfb yf2, nytg： transverse half width of rectangle rod (perpendicular to chain axis)avcro:width of inter-rod ga

6、pas： longitudinal width of rectangle rod (parallel to chain axis)我们做出入射角为0度和80度的磁场强度与x的图像，我们 可以发现两条透射光之间由于存在tt个相位差而互相抵消掉。 所以我们可以得出光波打到该排列柱上会产生近乎100%的反射fig. 3. (color online) the transmitted wave components from two dominant gms when ai = 444nm (a) and 入2 = 550nni (b)1st mode 2nd modeo6x/100nm透射光波图像，

7、佃 mode 10n.(a).5 -102 0 2x/rsi ' i 1 i-2 0 2x/rs2nd mode1.300.780.260.260.78-1.30(d)543-2 0 2x/rs柱子内部图像实验数据te,0. oodo, 0. oodo, 1,polarized mode of eh wavephinc： angle of incidence (degree)10. 31 do, 10. 31 do, 1,wvl, wv2, nwv： wavelength1. odo,1. odo,eb： permittivity of background medium ub： pe

8、rmeability of background medium2 67d0,ao:0. 935d0,1. 87d0,inter-rod separation tg, as20. odo,1. odo,0,-2. odo, 2. odo, 100,-10. do, 10. ho, 100,es： permittivity of cylinder us： permeability of cylinder nfldxfl, xf2, nxyfl, yf2, nytg:transverse half width of rectangle rod (perpendicular to chain axis

9、)avcm：width of inter-rod gapas：longitudinal width of rectangle rod (parallel to chain axis)金属波导阵列在可见范围内的全角度负折射现象.all-angle broadband negative refraction of metal waveguide arrays in the visible range实验数据40. 00d0,40.00d0,1,phinc： angle of incidence (degree)0. 6328d0,0.6328d0,1,wvl, wv2, nwv： waveleng

10、th1. odo,eb： permittivity of background medium1. odo,ub： permeability of background medium0. 05d0,ao： inter-rod separation0. 9d0,0. 02d0,tg, as-15. 7. odo,es： permittivity of cylinder1. odo,us： permeability of cylinder0,nfld2. odo, 2.0d0, 100,xfl, xf2, nx-0. 5d0, 0.5也 100,yfl, yf2, nytg：transverse half width of rectangle rod (perpendicular to chain axis)avcro：width of inter-rod gapas：longitudinal width of rectangle rod (parallel to chain axis)学习过的内容1. 电动力学2. fortran 语言