基于人工电磁原子的非对称输运效应研究

本课题提出利用金属结构镜像对称破缺和共振导波特性实现亚波长电磁波二极管和三极管等一系列非对称光输运效应。前期的研究工作构建人工电磁原子可以实现手征负折射、极化控制和矢量波de-Hoop非对称传输等奇特的电磁功能。在上述研究基础上，将从结构单元散射特性出发，在第一性的高度上发展多重散射、本征模式展开、偶极方程等理论，以表征金属螺旋横向传输、人工电磁原子分层结构和亚波长介观体系的极化控制河非对称光输运行为，对人工媒质色散关系、传输特性和共振单元中的电磁互藕进行物理表征，实现手征媒质的负反射效应、实现对电磁波波束极化和矢量特征的调控。

本课题提出利用超材料阵列周期对称性和宇称时间对称性的调控微结构单元的电磁互耦，进而实现非对称传输的设想。在研究中，引入石墨烯等新材料，从微结构阵列散射严格计算的高度阐释了有关超材料非对称传输的新效应、新机理、和新应用。主要结果包括：1）基于阵列和结构对称性的非对称传输机理方面。提出利用低对称性层叠实现极化转换的非对称传输和二极管效应，发表在APL等刊物上3篇论文。发现利用金属结构镜像对称破缺和共振导波特性实现亚波长电磁波二极管和三极管等一系列非对称光输运效应，分别在APL、OL、PRB等刊物上发表论文4篇。2）基于宇称时间对称性破缺的非对称传输机理方面。结合电磁诱导透明调制机理，提出结构色散引起的宇称对称性透明等新效应，发表在PRL、APL上。3）新材料和新效应。发现基于石墨烯的超表面负反射、六角格子的定向辐射和等离激元激光等心效应，发表在OL、APL、Plasmonic、Nature Light等刊物上。研究工作构建了人工电磁原子阵列耦合散射的物理图像，实现了手征负折射、极化控制和矢量波de-Hoop非对称传输等奇特的电磁功能。在第一性的高度上发展多重散射、本征模式展开、偶极方程等理论，表征金属螺旋横向传输、人工电磁原子分层结构、亚波长介观体系的极化控制等非对称光输运行为。共发表学术论文15篇，其中PRL 1篇、PRB 2篇、OL 3篇、APL 1篇、Nature Light 1篇，OE 2篇，Scientific Report、OPT等刊物5篇，申请专利5项，项目资助期间，毕业博士2人，硕士3人，在读的硕士和博士研究生11人。