可见光波在天然金属基界面正负折射机理的研究和进展

Snell定律揭示了光在穿越不同介质界面时的传播和折射规律,这是现代物理光学的重要基础。追求完美光学透镜的途径之一是寻找正负折射率匹配材料,但在相当长时期内,在自然界中从未发现有违背Snell定律的天然负折射率材料存在。在本研究工作中制备了一系列入射角精确可控的楔形贵金属金和银等样品,采用不同波长的激光,对于光在最简单的天然贵金属界面传播时所发生的由负到正折射特性变化进行了定量实验测量,获得表观折射率随入射和折射角变化的定量关系。对于导致奇异光折射现象的各种争议性机理进行了细致探索和讨论,这与等离子体、负磁导率和Goos-Hanchen等效应无关。研究结果将有助于人们理解光在金属基微结构中发生正负折射传播的物理机理,从而为新型微纳光电子材料和器件的研制和应用建立基础。

光在金属界面的传输特性研究

采用射频溅射方法制备了贵金属银薄膜样品．通过椭圆偏振光谱方法在1．5～4．5eV光子能量区测量获得了复介电函数和复折射率．针对3个不同波长的复折射率常数，对于光从大气入射到金属银边界，以及从金属银入射到大气边界的情况进行了具体模拟计算和分析，发现即使在平行金属膜条件下，光在大气一侧的出射角也不等于初始入射角，并且与波长、光学常数和入射角等有关的等效折射率常数和折射角均为正值，在整个光谱区不改变符号，与实验观察的结果不相符合．实例计算所揭示的这些涉及到光在金属中的传输特性仍有待于更多的实验和理论研究．