无损耗和积极的光学负指数超材料
Shumin Xiao1, Vladimir P Drachev, Alexander V Kildishev
1Birck Nanotechnology Center and School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA.
Nature
|August 6, 2010
概括
研究人员通过结合增益介质,创造了一种具有极低损耗的活性光学超材料. 这一突破显著改善了负折射率和优点数字,克服了纳米光子学和光学成像方面的局限性.
科学领域:
- 超材料和转换光学.
- 纳米光子学 纳米光子学
- 塑制剂的使用方法
背景情况:
- 光学负指数元材料 (NIMs) 提供了不可见性和亚波长成像等应用.
- 金属中的高能量消散限制了NIM的性能,特别是在可见和近红外范围.
- 整合增益介质是一种减少NIM损失的理论方法.
研究的目的:
- 通过实验证明一种极其低损耗和活跃的光学NIM.
- 改进NIMs的负折射率和优点数字 (FOM).
- 通过收益补偿来克服NIM中固有的金属损失.
主要方法:
- 在高局部电场区域内制造包含增强材料的元材料.
- 在可见波长范围内对光学特性进行实验性表征.
- 使用增益介质进行损失补偿,以提高NIM性能.
主要成果:
- 展示了一个极其低损耗和活跃的光学NIM.
- 由于损失补偿,负折射率和FOM显著改善.
- 在可见范围 (722-738 nm) 中,NIM 变得活跃,光强度超过落体光束.
- 在737nm,负折射率从-0.66提高到-1.017,FOM从1增加到26.
- 预计FOM在738nm时将达到~10^6.
结论:
- 纳入增益材料有效地弥补了NIM中固有的金属损失.
- 这种方法使光学NIM的制造能够不受物质消散的限制.
- 这项研究为纳米光子学和光学成像领域的先进应用开辟了可能性.
