近日,公共教育学院光学研究团队和苏州大学须萍教授合作在非厄米光子掺杂ENZ超材料方面取得研究进展,在国际知名物理学期刊《Frontiers of Physics》(中科院物理大类2区,影响因子:7.5)上发表研究论文《Transmission-reflection decoupling of non-Hermitian photonic doping epsilon-near-zero media》(DOI: 10.1007/s11467-023-1362-7),论文第一作者为王勇幸老师,林季资副教授为第二作者,苏州大学须萍教授为通讯作者,江苏科技大学为第一署名单位,ManBetx万博全站为第二署名单位。
通常,对于一个光学介质或系统而言,透射光与反射光是相互耦合的,它们的幅度和相位也是相互依赖的,此外调节光学介质或系统的参数或组分通常会导致,透-反射波的幅度和相位同时改变,这限制了光学操控的自由度及光信号的信息容量。这些问题也存在于光子掺杂的ZIM中,甚至ZIM本身的空间静态的电磁场会进一步加剧这种透-反射的耦合,使得光子掺杂ZIM的应用受到限制。
可重构无反射的信号分配-发生器结构示意图
本文提出了一种新颖的方法在非厄米光子掺杂ENZ介质中实现了光学透-反射解耦。在非厄米光子掺杂ENZ中插入电介质裂缝可以根据需要独立地控制透-反射系数的幅度和相位。通过调节具有极低增益或损耗杂质的介电常数,反别实现了完美吸收、无透射的高增益反射、无反射的高增益透射以及相位可调的无反射的全透射。本文还将这一原则推广到多端口的ENZ结构中,并设计了一个高度可重构且无反射的信号分配-发生器,理论上可以任意地分配、放大、衰减、相移输入信号。这项工作克服了由于透-反射波的相互依赖性而导致的掺杂ENZ中光学操作的局限性,并在新型光子器件中具有潜在的应用前景。
相关工作受到国家自然基金,江苏省高校青年基金,江苏高校优势学科建设工程资助等项目资助。