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基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag多层结构的介电常数近零超低开关阈值光学双稳态器件
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作者 胡生润 季学强 +3 位作者 王进进 阎结昀 张天悦 李培刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期109-116,共8页
光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零... 光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零的大场增强的同时,还引入了具有大非线性系数的材料,并基于有限元法研究了介电常数近零层的厚度和长度对光学双稳态的影响.研究结果表明,光学双稳态随介电常数近零层的厚度和长度的增大而变得愈发显著,在通信波段的开关阈值低至约10^(-6)W/cm^(2),与之前报道的基于介电常数近零材料的光学双稳态相比,降低了9个数量级,展现了在光子集成电路产业化中的巨大应用潜力. 展开更多
关键词 光学双稳态 Ga_(2)O_(3)-SiC-Ag 介电常数近零材料 非线性光学
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填充ENZ材料的太赫兹高双折射及近零平坦色散微结构光纤
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作者 卫较霞 王豆豆 +2 位作者 张悦 田江锟 岳帅 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1022-1029,共8页
为了实现太赫兹波的保偏波导传输,设计了一种含有纤芯缺陷孔和椭圆形包层空气孔的高双折射微结构光纤。通过在包层空气孔中选择性地填充太赫兹近零介电常量(epsilon-nearzero,ENZ)材料,引入了几何结构和材料分布的双重不对称性,破坏了2... 为了实现太赫兹波的保偏波导传输,设计了一种含有纤芯缺陷孔和椭圆形包层空气孔的高双折射微结构光纤。通过在包层空气孔中选择性地填充太赫兹近零介电常量(epsilon-nearzero,ENZ)材料,引入了几何结构和材料分布的双重不对称性,破坏了2个偏振基模的简并以获得高双折射特性。应用有限元方法研究了光纤的双折射、损耗和色散等传输特性随结构参数的变化规律。在0.5 THz~2 THz的宽频段范围内获得了大于0.01的高双折射。x和y偏振基模的损耗在0.8 THz附近具有最小值,分别为0.903 dB·cm^(-1)和0.851 dB·cm^(-1)。纤芯缺陷孔可以有效调节色散特性,y偏振基模在1 THz~1.8 THz范围内具有(0±0.054)ps·THz^(-1)·cm^(-1)近零平坦色散特性。光纤的传输特性对ENZ材料的折射率变化不敏感。研究结论为研制太赫兹保偏光纤提供了理论参考。 展开更多
关键词 太赫兹 微结构光纤 双折射 太赫兹近零介电常量材料 有限元方法
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单层ITO薄膜在ENZ波段增强非线性光学效应的研究
3
作者 郭绮琪 陈溢杭 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第4期499-503,共5页
在玻璃基底上镀35nm厚的ITO薄膜,通过椭偏仪测量ITO薄膜的线性介电常数。由于ITO具有高掺杂浓度,因此其介电常数可以用Drude模型来进行量化计算,得到其介电常数近零(ENZ)波长约为λ=1100nm。借助双温模型计算电子温度和晶格温度随时间... 在玻璃基底上镀35nm厚的ITO薄膜,通过椭偏仪测量ITO薄膜的线性介电常数。由于ITO具有高掺杂浓度,因此其介电常数可以用Drude模型来进行量化计算,得到其介电常数近零(ENZ)波长约为λ=1100nm。借助双温模型计算电子温度和晶格温度随时间的变化,根据电子温度的升高计算等离子体频率的变化,将其带入Drude模型中,可以得到一个新的介电常数,最后可以通过计算折射率的变化,从而求出非线性折射率n_(2)。计算结果表明,在ENZ波长入射时,可以得到最大非线性折射率n_(2)=4.66×10^(-15) m^(2)/W。因此,实验中选取的材料可在低功率光照下得到显著的折射率变化,可望应用于全光存储、全光开关等纳米光子器件的设计。 展开更多
关键词 介电常数近零材料 非线性光学 双温模型 电子温度 等离子体频率
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基于近零介电常数超材料的液晶可调带通滤波器设计方法研究
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作者 丁畅 孟繁义 +3 位作者 王甲富 韩亚娟 富新民 屈绍波 《信息对抗技术》 2023年第1期78-86,共9页
可调带通滤波器是物联网、卫星通信、智能天线等系统中不可缺少的关键器件之一。针对目前对可调带通滤波器小型化、低成本和高集成度等特点的应用需求,提出了一种基于液晶材料的可调带通滤波器设计方法。通过微带传输线结构实现了近零... 可调带通滤波器是物联网、卫星通信、智能天线等系统中不可缺少的关键器件之一。针对目前对可调带通滤波器小型化、低成本和高集成度等特点的应用需求,提出了一种基于液晶材料的可调带通滤波器设计方法。通过微带传输线结构实现了近零介电常数(epsilon near zero,ENZ)超材料单元结构的设计,并利用ENZ超材料的窄通道隧穿效应有效实现了窄带滤波功能,通过将3个ENZ超材料单元结构串联从而完成了带通滤波器基本结构的设计。在此基础上,将微波液晶材料引入ENZ超材料的隧穿通道中,利用液晶材料在外部驱动电压作用下介电参数可变的特性,最终实现了对带通滤波特性的有效调控。全波数值仿真结果表明,所提出的基于ENZ超材料的液晶带通滤波器能够实现中心频率15.88~16.73 GHz的调控,从而验证了设计方法的有效性。 展开更多
关键词 可调带通滤波器 近零介电常数超材料 液晶
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All-optical switching in silicon photonic waveguides with an epsilon-near-zero resonant cavity [Invited] 被引量:2
5
作者 ANDRES D.NEIRA GREGORY A.WURTZ ANATOLY V.ZAYATS 《Photonics Research》 SCIE EI 2018年第5期I0026-I0030,共5页
Strong nonlinearity of plasmonic metamaterials can be designed near their effective plasma frequency in the epsilon-near-zero(ENZ) regime. We explore the realization of an all-optical modulator based on the Au nonline... Strong nonlinearity of plasmonic metamaterials can be designed near their effective plasma frequency in the epsilon-near-zero(ENZ) regime. We explore the realization of an all-optical modulator based on the Au nonlinearity using an ENZ cavity formed by a few Au nanorods inside a Si photonic waveguide. The resulting modulator has robust performance with a modulation depth of about 30 dB/μm and loss less than 0.8 dB for switching energies below 600 fJ. The modulator provides a double advantage of high mode transmission and strong nonlinearity enhancement in the few-nanorod-based design. 展开更多
关键词 All-optical switching silicon photonic waveguides an epsilon-near-zero resonant cavity
原文传递
基于Hough变换的直线检测 被引量:16
6
作者 陈盖凯 《西安航空技术高等专科学校学报》 2007年第3期34-36,共3页
给出Hough变换的基本原理。针对图像空间的直线检测问题,提出基于Hough变换的检测算法。利用该算法进行计算机仿真,分析清零阈值和清零邻域的范围对检测结果的影响,并给出算法改进方向。
关键词 HOUGH变换 CANNY算子 清零阈值 清零邻域
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近零介电常数材料用于天线口面加载研究
7
作者 蒋廷勇 周恒 +2 位作者 宁辉 李鹏辉 邵浩 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期32-35,共4页
近零介电常数材料常用于口面加载以修正天线波前相位,提高口径效率。在对以往金属线阵周期结构研究基础上,提出了介质镀膜板周期结构的近零介电常数材料,并基于NRW本构参数法计算得到了该材料的等效介电常数,依据口面相位差平方和最小... 近零介电常数材料常用于口面加载以修正天线波前相位,提高口径效率。在对以往金属线阵周期结构研究基础上,提出了介质镀膜板周期结构的近零介电常数材料,并基于NRW本构参数法计算得到了该材料的等效介电常数,依据口面相位差平方和最小原则研制了中空形式的介质镀膜中空板加载结构。实验结果表明,X波段角锥天线加载后其主轴增益最大提高了1.8dB,口径效率从原有0.4提高至0.6以上,相对工作带宽大于10%。 展开更多
关键词 超材料 近零介电常数 周期结构 介质镀膜板 天线加载
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介质掺杂近零媒质中光场增强效应及其应用
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作者 赵林 冯一军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期39-45,共7页
电磁场的汇聚与增强是电磁学中一个重要的研究内容,具备场汇聚与增强特性的电磁(光学)器件在高方向性电磁天线、激光点火、光学调控等方面有着广泛的应用前景.目前,电磁场增强的途径主要有两种,一是采用构造人工电磁材料结构以实现辐射... 电磁场的汇聚与增强是电磁学中一个重要的研究内容,具备场汇聚与增强特性的电磁(光学)器件在高方向性电磁天线、激光点火、光学调控等方面有着广泛的应用前景.目前,电磁场增强的途径主要有两种,一是采用构造人工电磁材料结构以实现辐射方向的控制和能量集中,其次是采用具有高介电常数或高磁导率的材料来实现电磁场增强,但是上述两种方式应用在光学波段具有一些局限性.本文基于光子晶体掺杂理论,通过介质掺杂近零媒质的方式成功实现了光场增强功能.理论分析和数值仿真计算表明所设计的结构能够显著实现场强增强,并适用于微波至光波波段,应用频谱范围很宽.作为应用探索,本文还设计了一款工作在270 nm波长的紫外光波段点火装置.上述工作为新型电磁(光学)器件的研制提供了新的思路. 展开更多
关键词 近零媒质 介质掺杂 电磁场增强
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面内云纹分析应变符号判断的两种新方法
9
作者 刘立林 曾佐勋 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 1994年第4期103-107,共5页
提出了面内云纹法应变符号判断的两种新方法──零级法、同级法。零级法是根据零级云纹所处云纹图的特殊位置,如一角、一端来判断应变符号的方法;同级法是根据相同级数云纹间所夹云纹即为,都为零的线来判断应变符号的一种方法。这两... 提出了面内云纹法应变符号判断的两种新方法──零级法、同级法。零级法是根据零级云纹所处云纹图的特殊位置,如一角、一端来判断应变符号的方法;同级法是根据相同级数云纹间所夹云纹即为,都为零的线来判断应变符号的一种方法。这两种方法分别在纯剪切和山字型构造应变分析中得到成功的应用。 展开更多
关键词 面内云纹法 零级法 同级法 山字型构造 应变符号
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基于介电常数近零态和铟锡氧化物集成硅基波导的电光半加器 被引量:1
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作者 梁志勋 许川佩 +2 位作者 朱爱军 胡聪 杜社会 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1001-1013,共13页
为了解决传统电光混合运算逻辑单元速率低、功耗高、尺寸大等问题,以实现电光混合高速运算,本文设计了一种基于介电常数近零态(Epsilon-Near-Zero)和铟锡氧化物(ITO)薄膜电调控的集成硅基波导电光混合半加器。利用ITO激活材料薄膜的电... 为了解决传统电光混合运算逻辑单元速率低、功耗高、尺寸大等问题,以实现电光混合高速运算,本文设计了一种基于介电常数近零态(Epsilon-Near-Zero)和铟锡氧化物(ITO)薄膜电调控的集成硅基波导电光混合半加器。利用ITO激活材料薄膜的电调控特性实现了光路通断和交叉,从而实现了两位二进制数的半加法功能,通过3D-FDTD模拟仿真对器件模型结构参数进行了优化设计。仿真实验结果表明,当施加电压为0 V和2.35 V时,器件能够完成光信号逻辑控制。电光混合半加器工作在1550 nm波长时,其插入损耗为0.63 dB,消光比为31.73 dB,数据传输速率为61.62 GHz,每字节消耗能量为13.44 fJ,整个半加器尺寸小于21.3μm×1.5μm×1.2μm。该器件具有结构紧凑、插入损耗低等特点,为高速电光混合光学逻辑器件及半加器设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 硅基光电子学 电光半加器 介电常数近零态 耦合模理论 铟锡氧化物 光波导
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基于近零指数超材料的频分复用信息传输
11
作者 周子恒 李越 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期905-911,共7页
面向高速传输信息的需求,基于近零指数超材料概念提出了一种全新的频分复用实现架构.所采用的近零指数超材料由一块近零介电常数背景和任意排列的光学掺杂异质体构成.解析理论表明,光学掺杂异质体可以灵活调控近零指数超材料整体的等效... 面向高速传输信息的需求,基于近零指数超材料概念提出了一种全新的频分复用实现架构.所采用的近零指数超材料由一块近零介电常数背景和任意排列的光学掺杂异质体构成.解析理论表明,光学掺杂异质体可以灵活调控近零指数超材料整体的等效磁导率以及传输响应,所以在其周围环绕金属屏蔽环并加载开关,即可实现对多频带传输幅度的独立调制.数值仿真和理论计算结果表明,当加入N个光学掺杂异质体,即可形成N路信息传输通道,有效提升信道容量.基于近零指数超材料的频分复用实现架构具有部署灵活、易于调节等优势,且近零介电常数响应可以在微波、太赫兹乃至光学波段被实现或模拟,因而所提出信息传输架构可以在广阔的频段具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 超材料 介电常数近零 光学掺杂 幅度调制 频分复用
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基于介电常数近零媒质的舰船隐身材料微波传感器
12
作者 唐艳 毛雨薇 周永金 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第10期51-54,共4页
舰船雷达波材料技术是减缩水面舰船雷达波散射截面,提高全舰雷达波隐身性能的重要手段,准确、有效地测量隐身吸波材料的复介电常数对舰船雷达波隐身的研究起重要作用。本文提出一种基于介电常数近零(ENZ)媒质的高性能微波传感器,通过将... 舰船雷达波材料技术是减缩水面舰船雷达波散射截面,提高全舰雷达波隐身性能的重要手段,准确、有效地测量隐身吸波材料的复介电常数对舰船雷达波隐身的研究起重要作用。本文提出一种基于介电常数近零(ENZ)媒质的高性能微波传感器,通过将隐身吸波材料放置于传感器的一端或两端,基于谐振法进行复介电常数的精确测量。该传感器结构简单、灵敏度高,具有小型化、易集成、低成本和易共形测量等优点。 展开更多
关键词 隐身材料 吸波材料 介电常数近零媒质 微波传感
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基于介电常数近零模式与间隙表面等离激元强耦合的增强非线性光学效应 被引量:2
13
作者 郭绮琪 陈溢杭 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期287-294,共8页
非线性光学效应在光通信、光探测、量子信息等领域发挥着举足轻重的作用,然而天然材料的光学非线性响应通常很弱.本文利用氧化铟锡(ITO)薄膜激发的介电常数近零模式,与金属-介质-金属结构激发的间隙表面等离激元发生强耦合,在近红外波... 非线性光学效应在光通信、光探测、量子信息等领域发挥着举足轻重的作用,然而天然材料的光学非线性响应通常很弱.本文利用氧化铟锡(ITO)薄膜激发的介电常数近零模式,与金属-介质-金属结构激发的间隙表面等离激元发生强耦合,在近红外波段实现宽带(约1000 nm)的增强非线性光学效应,其非线性折射率n_(2)的最大值可达3.02 cm^(2)/GW,与之前报道的单层ITO薄膜的非线性折射率相比,增大了接近3个数量级.因此,可在低功率光照下得到显著的折射率变化,可望应用于全光存储、全光开关等纳米光子器件的设计. 展开更多
关键词 介电常数近零材料 强耦合 非线性光学
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各向异性球颗粒的古斯-汉森位移
14
作者 陈久恺 朱雯琦 +1 位作者 高东梁 高雷 《苏州科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第4期44-47,共4页
从Lorenz-Mie散射理论出发,研究了平面波照射到各向异性球颗粒上出现的古斯-汉森(GH)位移。当颗粒半径较小时,电共振对GH位移有显著增强,其峰值随着各向异性电参数的变大而变小并且峰值位置向右移动;对于特殊的近零材料(εr近0),GH位移... 从Lorenz-Mie散射理论出发,研究了平面波照射到各向异性球颗粒上出现的古斯-汉森(GH)位移。当颗粒半径较小时,电共振对GH位移有显著增强,其峰值随着各向异性电参数的变大而变小并且峰值位置向右移动;对于特殊的近零材料(εr近0),GH位移数值较大,且随着各向异性电参数的变大而变小,此时峰值位置向左移动。对各向异性球颗粒中GH位移的研究,将有利于各向异性材料在微波或光学系统中的应用。 展开更多
关键词 古斯-汉森位移 各向异性 电共振 近零材料
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基于衰减全内反射的外尔半金属耦合性质研究
15
作者 顾梓恒 臧强 郑改革 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期320-324,共5页
外尔半金属(WSM)具有独特的体能带结构以及非平庸的表面态,对其光学性能的揭示和研究对认识这类材料和拓展相关应用有具有重要意义。为了探究光与WSM的相互作用,提出了一种衰减全内反射结构用于研究WSM中表面等离激元(SPP)的色散和耦合... 外尔半金属(WSM)具有独特的体能带结构以及非平庸的表面态,对其光学性能的揭示和研究对认识这类材料和拓展相关应用有具有重要意义。为了探究光与WSM的相互作用,提出了一种衰减全内反射结构用于研究WSM中表面等离激元(SPP)的色散和耦合性质。从介电函数张量出发,通过各项异性传输矩阵来求解麦克斯韦方程组,得到菲涅尔反射系数,研究WSM的色散曲线。在此基础上,引入亚波长厚度的极化晶体薄膜,通过介电函数近零(ENZ)模式和SPP的共同激发,得到两者的耦合杂化色散曲线。研究结果表明,色散关系的高频和低频分支在反交叉点都显示出强耦合。基于WSM的耦合杂化模式具有高度传播特性和亚波长光限制的特点,可以作为未来红外光电子器件的制备和应用提供理论依据。 展开更多
关键词 衰减全内反射 外尔半金属 介电函数近零 耦合
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介电常数近零复合超表面偏振相关非线性光学特性研究
16
作者 黄晶 陈龙龙 +4 位作者 何源 李宁 缪丽丽 赵楚军 文双春 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2023年第8期132-139,共8页
介电常数近零(Epsilon-near-zero,ENZ)复合超表面是一种由ENZ材料和金属纳米单元构成的超结构,因其可有效增强光场与物质相互作用而受到关注.本文设计并制备了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)薄膜和金属纳米结构的非线性超表面,实... 介电常数近零(Epsilon-near-zero,ENZ)复合超表面是一种由ENZ材料和金属纳米单元构成的超结构,因其可有效增强光场与物质相互作用而受到关注.本文设计并制备了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)薄膜和金属纳米结构的非线性超表面,实验研究了该ENZ复合超表面宽波段偏振相关的非线性光学响应特性.与单一ITO薄膜相比,该ENZ复合超表面的非线性吸收系数和非线性折射率提高了2个数量级,并且可以有效增强三次谐波的产生.通过改变入射光的偏振状态,可以实现该复合超表面非线性折射和非线性吸收系数符号和大小的调控,并在x偏振入射条件下观察到最大~1.97 THz的蓝移.研究结果表明,该ENZ复合超表面可为发展高集成微纳光电器件提供材料平台,并可为微纳尺度下光场高效调控提供超快全光手段. 展开更多
关键词 非线性光学 超材料 介电常数近零介质 非线性吸收 非线性折射 三次谐波产生
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近零材料特性及应用探讨 被引量:3
17
作者 吴中元 黄铭 +2 位作者 杨晶晶 余江 彭金辉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期458-461,共4页
分析了二维平行板波导与近零材料(ENZ)的电磁相互作用,证实了近零材料的电磁压缩和超耦合效应。通过改变近零材料区平行板波导的几何形状,发现二维平行板波导存在低频谐振峰、特征峰和高频谐振峰,低频峰的位置由近零材料决定,高频峰的... 分析了二维平行板波导与近零材料(ENZ)的电磁相互作用,证实了近零材料的电磁压缩和超耦合效应。通过改变近零材料区平行板波导的几何形状,发现二维平行板波导存在低频谐振峰、特征峰和高频谐振峰,低频峰的位置由近零材料决定,高频峰的位置由几何形状决定。在超耦合区填充不同介电常数的材料,发现谐振峰产生红移,并且低频峰位于特征峰的左侧。基于近零材料的特性,提出光传感器和光功分器两个应用方案,在1.2~2μm波段,光传感器的灵敏度为△λ/△ε=100nm;在1.3μm波段,光功分器的插入损耗接近0 dB。仿真结果表明近零材料具有特异的电磁性能,可用于设计光传感器和光分配器,有望在光通信和光电子器件领域得到广泛应用。 展开更多
关键词 物理光学 近零材料 有限积分法 光传感器 光分配器
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基于氧化铟锡主动超表面的相位调制 被引量:1
18
作者 高峰 朱晨岳 +2 位作者 李景悦 吴春艳 罗林保 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第4期38-44,共7页
透明导电氧化物由于特殊的光学性能,已经被广泛地运用于光电器件中。在近红外波长范围内,其介电常数实部将从正转变为负。在介电常数近零(ENZ)区域中,光与物质之间将产生强相互作用,由此将有望实现较宽的相位调制。采用基于氧化铟锡(ITO... 透明导电氧化物由于特殊的光学性能,已经被广泛地运用于光电器件中。在近红外波长范围内,其介电常数实部将从正转变为负。在介电常数近零(ENZ)区域中,光与物质之间将产生强相互作用,由此将有望实现较宽的相位调制。采用基于氧化铟锡(ITO)的金属-氧化物-半导体电容器(MOS)结构,通过施加0~5 V的偏置电压,对界面附近1 nm厚度内的载流子浓度进行调制,实现了在1470 nm处的接近265°的相位调控。在相位调制的基础上,探索了该结构在光束偏转和聚焦方面的实际应用。此外,双栅型MOS结构的设计进一步拓宽了相位覆盖的范围。 展开更多
关键词 超表面 透明导电氧化物 介电常数近零材料 场效应调制
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零折射率材料的物理与应用 被引量:4
19
作者 罗杰 赖耘 《物理》 CAS 北大核心 2019年第7期426-437,共12页
零折射率材料因其异常的电磁/光学特性在电磁波操控、新型天线和波导器件、非线性光学、光学吸收、电光调制等领域有着广泛的应用前景。文章首先介绍了零折射率材料的分类和实现方法,然后总结了零折射率材料的基本概念和电磁/光学特性,... 零折射率材料因其异常的电磁/光学特性在电磁波操控、新型天线和波导器件、非线性光学、光学吸收、电光调制等领域有着广泛的应用前景。文章首先介绍了零折射率材料的分类和实现方法,然后总结了零折射率材料的基本概念和电磁/光学特性,包括电磁波在零折射率材料中的折射、反射特性和"隧穿"效应,掺杂杂质对二维和三维体系的零折射率材料的影响,各向异性零折射率的电磁特性,零折射率材料内外的电场分布特性;最后介绍了零折射率材料的部分典型应用,并对零折射率材料的研究进行了展望。 展开更多
关键词 零折射率材料 介电常数近零材料 磁导率近零材料 电磁波操控
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Light concentration using hetero-junctions of anisotropic low permittivity metamaterials 被引量:1
20
作者 Mohammad Memarian George V Eleftheriades 《Light(Science & Applications)》 SCIE EI CAS 2013年第1期18-26,共9页
Focusing incident power into an area of high concentration is of significant interest for various applications.In optics,this has been traditionally achieved with lenses where a higher curvature and lens permittivity ... Focusing incident power into an area of high concentration is of significant interest for various applications.In optics,this has been traditionally achieved with lenses where a higher curvature and lens permittivity typically result in shorter focal distances(low f/D).In this work,we present designs and techniques for collecting,refracting and guiding incident light into an area of high power concentration(a hot spot)at extremely short distances.Specifically,a flat low-profile focusing mechanism is presented using a hetero-junction of anisotropic metamaterials(MTMs).The hetero-junction is formed from two cleaved finite slabs of low(near zero)permittivity anisotropic MTMs with rotated optical axes.The MTMs have near zero longitudinal permittivity while matched in the transverse direction.Such MTMs are shown to provide a unique ability to bend the transverse magnetic or p-polarized light away from the normal and along the interface,contrary to conventional dielectrics,and with minimal reflections;hence allowing for a low profile design.Realizations in the optical regime are presented using periodic bilayers of metal and dielectric.The proposed hetero-junction focusing device concentrates the normally incident plane wave and/or beam into a corresponding focal region similar to a lens via multiple refractions.The hetero-junction is capable of creating a hot spot very close to the device,much closer than dielectric lenses and it significantly outperforms the size requirements of thick high curvature lenses with low f/D ratios.The proposed designs can find applications in various scenarios including solar and thermo photovoltaics,photodetectors,concentrated photovoltaics,non-imaging optics,micro-and nano-Fresnel lenses. 展开更多
关键词 epsilon near zero FOCUSING light concentration METAMATERIALS non-imaging optics photovoltaics
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