混合光軸方向捲曲空間電磁特異介質的特性研究

《混合光軸方向捲曲空間電磁特異介質的特性研究》是依託深圳大學，由梁子賢擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：混合光軸方向捲曲空間電磁特異介質的特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：梁子賢
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

特異介質以豐富等效材料色散滿足變換光學器件設計對材料的要求。然而，多樣化器件功能與簡單化材料組成，成為互相束縛因素。本項目立足於運用一種光軸方向可調的各向異性等效材料作為像素元構建特異介質，實現多種等效材料特性，滿足一系列面積守恆(Area-Preserving)變換的器件需要。像素元的光軸方向，是其中隱藏的自由度。所需的各向異性可由申請人提出的捲曲空間特異介質(PRL_108_114301_2012)實現。本項目將研究捲曲空間原理構建具有可調光軸方向各向異性像素元的機制，混合具有不同光軸方向的像素元形成以像素陣元為單元的特異介質，研究鄰近像素元微結構幾何特徵與其相互作用的回響特性，混合若干具有不同光軸方向的像素元組成像素陣元的方式及相應等效材料理論，並進行材料特性實驗驗證，給出變換光學器件設計方案。這將促進特異介質與變換光學理論發展，為新型信息功能器件製備簡單化與功能豐富化奠定相應基礎。

結題摘要

按照研究計畫，項目組對捲曲空間原理的拓展、套用、波動傳播路徑的控制機制、各向異性特異介質結構及其等效材料參數、變換光學理論等問題進行了探索。獲得了一種可旋光軸的各向異性特異介質單元結構像素設計方案以及組合像素實現新的等效介質方案，並釐清了像素組合方案的適用條件，在此基礎上提出了基於該種單一特異介質單元結構所能實現的變換光學波束平移器、超表面幻象光學器件、超表面調焦效應、超表面隱身衣的設計方案。套用捲曲空間原理對波動的控制，實現了由捲曲空間通道組成的各向異性超原胞人工微結構，實現類似變換光學原理的對點源的平移、變換、劈裂效應並實驗驗證。拓展捲曲空間原理到彎曲空間，利用空間曲率控制波的傳播，實現了變換光學下的空間蟲洞現象並實驗驗證。基於各向異性效應的調控原理，利用圓柱井微結構調控磁偶極子的激發，使磁共振模式不受磁偶極子方向的影響，實現各向同性的磁Purcell效應。部分研究結果發表在包括2篇Phys. Rev. Lett.、1篇ACS Photo.、1篇Opt. Lett.等8篇期刊論文上。上述研究的主要意義在於降低信息功能器件對原始材料組份本構參數的依賴，探索以純幾何結構實現對波動現象調控的可能，有關的研究成果朝這一目標實現的方向又推進了一步。