我所提出实现亚波长全向反射镜的理论方案

发布日期: 2018-03-15   作者:   浏览次数: 91


亚波长尺度的光学元器件吸收损耗低而且节省了宝贵的硅片资源,是发展集成光回路的必然选择。然而,在如何构造这类器件方面,无论传统光学理论,还是如光子晶体、超材料等新型人工光学材料理论,都没有用武之地,因为光子晶体和超材料的总尺度也必须大于或至少接近一个波长。因此,如平面镜这样常见光学器件的亚波长设计,也需要探索新的理论并研究新的设计方案。

我所利用单层柱排列实现了光的全角全发射效应(图(a)和(b)分别显示了450800入射时的全反射),由于柱子的半径小于入射光波长的1/10,这个单层柱排列是一个理想的亚波长反射器(Phys. Rev. Lett. 110,163902 (2013))。如该文解释的那样,这一光效应是基于高折射率介质材料独特的光学性质而实现的。在片上光集成最受关注的光通讯波段或可见光波段,介质材料在该设计中的使用使其比传统金属平面镜吸收更低。

我们发现在高率柱子构成的一维阵列中,纳米柱内激发起的线性振荡偶极子可以转变为左旋偶极子或者右旋偶极子。事实上线性偶极子可以理解为左旋和右旋偶极子叠加的结果,我们的研究揭示高率柱子可以几乎完全丢掉其中一种旋转偶极子而只保留另一种。这种左旋或右旋偶极子为在柱子一维排列中建立需要的光栅模式,来调控光传播提供了极大的方便,在本文中的全反射就是这种机制的结果。