光在各向異性介質的特異傳輸性質研究

《光在各向異性介質的特異傳輸性質研究》是依託深圳大學，由陳紅藝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光在各向異性介質的特異傳輸性質研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳紅藝
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

各向異性對光束的傳輸行為有重要影響，是光線負折射的物理機制之一，並可用於實現全方位（即任意入射角度）全透射和巨觀隱身等很有意義的光學行為。我們前期研究首次把單軸晶體全方位全透射現象推廣到全方位常數透射，其實現條件大為降低。我們還發現單軸晶體還可用於實現負反射和布儒斯特角正負可調等現象。本項目擬進一步研究光束在各向異性介質中的傳輸行為，包括定量分析一些特異傳輸性質（如負折射、負反射、全方位常數透射等）的規律和實現條件，以及各向異性介質中布儒斯特角、古斯-漢欣位移等的新特點。項目旨在弄清兩種機制（介質本構關係各向異性和介質運動相對論效應）導致的兩類各向異性空間色散關係（橢圓型和雙曲線型）對光束傳輸特性的影響，以及各向異性介質主軸與界面夾角及各向異性介質繞界面法線旋轉對光束傳輸特性的調控作用。本研究將為各向異性介質找到新的套用途徑，並為通過人工微結構改變色散關係控制光束的傳輸行為提供思路和方法。

結題摘要

由於各向異性對光束的傳輸行為有重要影響，基於各向異性介質的光束特異傳輸性質及器件套用已經成為一個重要研究領域。本項目在前期的工作基礎之上，在光在各向異性介質中的特異傳輸性質、新型的各向異性介質器件以及各向異性介質的性質套用於超快過程和超短脈衝等方面開展深入研究，取得了一系列的研究成果，主要包括：（1）理論和實驗研究了各向異性介質的都卜勒效應，發現一定條件下各向異性介質可以實現負的都卜勒效應，理論與實驗符合得很好；（2）用惠更斯作圖法研究了各種情形下的負反射負折射現象，並採用Matlab的GUI編程，實現了參數連續可調、結果實時顯示的通用程式框架，可直接演示和分析基於各向異性介質的負反射、負折射等反常傳輸特性；（3）提出一種寬頻零階光學半波片的設計方法，利用兩片或三片不同的雙折射晶體組合，選擇適當的晶體厚度，能在寬光譜範圍內消除一階或者到二階的色差；（4）設計了一種寬頻的Soleil-Babinet補償器，該補償器由採用各向異性材料的兩塊光楔和一塊平板三部分構成可以有效消去一階殘留色散；（5）設計了一種新型的具有高信噪比和寬線性範圍的寬頻脈衝太赫茲電光取樣裝置。本項目基本依照原定的研究目標和研究內容開展，並依照進展遇到的與立項時構想的偏差進行了適當調整，基本達到了原來的預期目標。本項目所取得的成果達到了預期的成果要求。本項目取得的研究成果對發展各向異性介質的可能新套用具有重要的實際意義。