基于量子干涉效應的低吸收負折射率介質(zhì)及相關研究.pdf

1、負折射率材料,作為一種新型的人工電磁功能材料成為全新的研究領域,因其獨特的電磁和光學特性而具有巨大的應用潛力,引起了學術(shù)和工程領域的廣泛關注。當前對負折射率材料的研究也面臨著巨大的挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)不僅僅來自于實驗,而且還來自于理論和應用方面。如2000年Pendry提出的“完美透鏡”的概念就是一個挑戰(zhàn),根據(jù)Pendry提出的概念,利用介電常數(shù)和磁導率同時為負的雙負左手負折射率材料制成的透鏡,使倏失波參與成像而突破了瑞利衍射極限,能從根本上

2、突破傳統(tǒng)的光學分辨率衍射極限。從理論上講,因我們寄希望于非常高的成像分辨率,Pendry提出的“完美透鏡”理論無疑給研究者帶來了新的希望和突破口,給近場光學帶來革命性的影響。然而,Pendry提出的“完美透鏡”理論是有瑕疵的,因為他提出的“完美透鏡”沒有考慮材料本身的吸收問題,而實際材料必然存在吸收,且理論分析表明“完美透鏡”的分辨率本領對材料的吸收參數(shù)是非常敏感的。
　　 據(jù)此背景,本文緊緊圍繞如何實現(xiàn)光學波段的負折射率介質(zhì)以

3、及實現(xiàn)抑制負折射率介質(zhì)在實現(xiàn)超分辨率的“完美透鏡”過程中存在的吸收問題而展開的。作為全文的理論基礎,本文首先介紹了基于量子干涉效應產(chǎn)生電磁感應透明現(xiàn)象三種基本模型、研究方法和現(xiàn)狀及其新的進展；介紹了雙負折射介質(zhì)實現(xiàn)”完美透鏡”的理論以及對其質(zhì)疑的分析。研究了外加光場與門電壓調(diào)控下的雙量子點系統(tǒng)中的電磁感應透明等光學效應。在外加光場與門電壓的作用下,該量子點系統(tǒng)的電磁感應透明現(xiàn)象和光電流呈現(xiàn)出可調(diào)控制的特征。
　　 研究了在幾種新

4、的不同構(gòu)型四能級原子系統(tǒng)中實現(xiàn)無吸收的左手負折射率方案。通過理論推導和數(shù)值模擬,對于適當?shù)脑酉到y(tǒng)在一定的條件下,我們詳細分析了外加光場相關參數(shù)對介質(zhì)相對介電常數(shù)、相對磁導率、折射率以及吸收系數(shù)的影響。我們發(fā)現(xiàn),適當改變參數(shù)的數(shù)值,可以在一定的光學波段范圍內(nèi)原子系統(tǒng)的介電系數(shù)磁導率同時取負值,即左手效應；而且在同頻段內(nèi)探測光場出現(xiàn)電磁感應透明特征,且系統(tǒng)吸收為零。由于電磁感應透明效應抑制了光子吸收而使左手介質(zhì)成為較理想的無吸收負折射率介