メタマテリアル媒質中の非均一パルス伝搬

超材料介质中的非均匀脉冲传播

基本信息

批准号：
12F02328
负责人：
中嶋隆
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02328/
关键词：
メタマテリアル非均一波パルス伝搬

项目摘要

1. 均質な吸収媒質における非均一波の発生と負の屈折媒質界面における光の反射や透過を論じているほとんどの研究では, 波数ベクトルは実部が屈折率, 虚部が吸収を表すような複素屈折率を成分に持つベクトルとして記述されており, 波数ベクトルの実部と虚部は空間的に平行である。これに対して, マクスウェル方程式はより一般的な解を許す。すなわち, 波数ベクトルの実部と虚部は非平行であってもよく, このような波を非均一波(inhomogeneous wave)と呼ぶ。非均一波の空間伝搬特性を明らかにするため, 我々はマクスウェル方程式とベクトル解析に基づいた解析を進め, 一般的なスネルの法則を導き出した。一般的なスネルの法則によると, 入射波と反射波は進行方向が界面に対して対称なだけで, 波の性質自体は全く同一であることが簡単にわかる。透過波については話はもっと複雑であるが, より詳細な解析の結果, 透過波の屈折率および減衰係数は, 媒質パラメータに依存するだけでなく, 位相ベクトルと減衰ベクトルの界面への入射角などにも依存するということがわかった。2. メタマテリアルにおける入射光の無指向的平行化1.に要約した吸収媒質間の界面における非均一波の発生と伝搬の研究によって, 媒質界面で入射光がどのように反射および透過するかが理解できたので, 次の段階として, 今度はどのような媒質条件であれば所望の透過角度が得られるかについて考えた。ここでは特に, いかなる入射角に対しても透過角が0°であるような媒質が設計できるかどうか, また, もし設計できるのであれば, その媒質はどのような条件を満たさなければならないかについて考えた。基本的なアイディアはFengらによって2012年に提案されており, 彼らはp偏光した光が誘電率であるメタマテリアルに任意の角度で入射すると, 入射波のエネルギー流は必ず界面に垂直な方向に向かう, ということを示した。

1. 在大多数讨论均匀吸收介质中非均匀波的产生以及光在负折射介质界面处的反射和透射的研究中，波数矢量的表达方式为实部表示折射率和虚部表示吸收，被描述为以复折射率为分量的矢量，波数矢量的实部和虚部在空间上平行。相比之下，麦克斯韦方程组提供了更通用的解。换句话说，波矢的实部和虚部可能不平行，这样的波称为非均匀波。为了阐明非均匀波的空间传播特性，我们基于麦克斯韦方程组和矢量分析进行分析，推导出一般斯涅尔定律。根据一般斯涅耳定律，不难看出，入射波和反射波在传播方向上相对于界面简单对称，并且波的性质本身完全相同。关于透射波，情况比较复杂，但经过更详细的分析，我们发现透射波的折射率和衰减系数不仅取决于介质参数，还取决于介质界面上的入射角。相位矢量和衰减矢量等。发现它还取决于2. 超材料中入射光的全向准直 1. 中总结的吸收介质界面处非均匀波的产生和传播的研究揭示了入射光如何在介质界面处反射和传输。下一步是考虑需要什么样的介质条件才能获得所需的传输角度。特别是，我们将讨论是否可以设计一种对于任何入射角来说透射角都为0°的介质，如果可以的话，我想到了该介质必须满足什么条件。基本思想是由Feng等人在2012年提出的，他们发现当p偏振光以任意角度进入具有介电常数的超材料时，入射波的能量流总是垂直于界面。正在向城市进发。