《零折射率人工光電超構介質的前沿研究》是依託浙江大學，由何賽靈擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：零折射率人工光電超構介質的前沿研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：何賽靈
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人工超構介質(metamaterial)原則上能夠實現幾乎任意的電磁參數，極大地拓展了電磁介質的特性參數範圍，為人們提供了更大的調控電磁波的空間。零介於負值和正值之間，是一個奇異值，由此可以預料零折射率超構介質必然會導致新現象、新套用。本項目將對零折射率超構介質進行系統的研究。在材料上我們將設計實現低損、相對寬頻的零折射率超構介質，其介電常數/磁導率各向同性或各向異性（含有零分量）以滿足實際需要。在對波的調控上，將研究利用零折射率超構介質實現光源的方向性輻射並增強其輻射能力；利用零折射率超構介質大大增強磁場；利用零折射率超構介質強放大入射波及增強非線性效應；在此基礎上探索其它新現象、新套用。本項目以光頻零折射率超構介質研究為主，同時為了方便實驗驗證，也開展微波段零折射率超構介質的研究。本項目的這些研究對發光器件、強磁、有源器件、非線性光學等領域具有重要潛在價值。
結題摘要
人工特異電磁介質的出現大大拓展了電磁介質的特性參數範圍，零折射率材料作由於其電磁參數具有奇異值這一屬性，有著更加特殊的電磁特性和套用。本項目中，我們主要研究了零折射率材料的理論分析和設計方法，並進行了超薄吸波、慢波、波形和輻射調控、場增強和非線性效應等具有廣闊套用前景的研究。在超薄吸波方面，我們實現了厚度僅百分之一波長量級的磁導率近零超材料的吸波材料，樣品比傳統吸波材料薄33%，輕98%。同時實驗驗證了置於金屬面上的超薄各項異性的介電常數近零材料可以完美吸收電磁波。在慢波方面，我們揭示了“靜止彩虹”的真相，通過理論分析和實驗結果發現，入射能量能夠在光速零點附近停留一段時間，使光場局域增強，但由於模間耦合作用機制，入射能量最終反向流出人工電磁媒介波導, 澄清了誤導了學界多年的“靜止彩虹”. 在輻射調控方面，我們基於變換光學和人工特異電磁表面等設計方法，實現了對電磁波波前，偏振的調控。在場增強和非線性效應的研究中，我們通過非共振結構實現了靜磁場的增強，大梯度磁場以及通過波導實現基於石墨烯的非局域效應。部分成果發表於ACS Nano，Laser & Photonics Reviews等高質量的國際期刊中,還有一些成果屬於ESI高被引文章。 本項目的研究成果大大加深了對零折射率材料物理特性的認識，突破了原有的設計思路，擴展了零折射率材料的套用範圍。通過該項目培養了一支穩定的研究團隊，為下一步繼續研究打下堅實基礎。
