Метаматериал с отрицательным индексом - Negative-index metamaterial

Метаматериал с отрицательным коэффициентом преломления заставляет свет преломляться или изгибаться иначе, чем в более распространенных материалах с положительным коэффициентом преломления, таких как стеклянные линзы

Метаматериал с отрицательным индексом или материал с отрицательным индексом (НИМ) это метаматериал чья показатель преломления для электромагнитная волна имеет отрицательное значение по некоторым частота ассортимент.[1]

NIM состоят из периодических базовых частей, называемых элементарные ячейки, которые обычно значительно меньше длина волны применяемых извне электромагнитное излучение. Элементарные ячейки первых экспериментально исследованных НИМ были построены из печатная плата материал, или, другими словами, провода и диэлектрики. Как правило, эти искусственно построенные ячейки сложены или планарный и сконфигурирован в конкретном повторяющемся шаблоне для составления индивидуального NIM. Например, элементарные ячейки первых NIM были сложены горизонтально и вертикально, в результате чего получился повторяющийся и задуманный шаблон (см. Изображения ниже).

Характеристики отклика каждой единичной ячейки задаются до начала строительства и основываются на предполагаемом отклике всего вновь созданного материала. Другими словами, каждая ячейка индивидуально настраивается, чтобы реагировать определенным образом, в зависимости от желаемого результата NIM. Совокупный отклик в основном определяется значением каждой элементарной ячейки. геометрия и существенно отличается от реакции составляющих его материалов. Другими словами, NIM реагирует на новый материал, в отличие от проводов, металлов и диэлектриков, из которых он сделан. Таким образом, NIM стал эффективная среда. Кроме того, по сути, этот метаматериал стал «упорядоченным макроскопический материал, синтезируемый снизу вверх »и обладающий эмерджентными свойствами помимо своих компонентов.[2]

Метаматериалы, показывающие отрицательное значение показатель преломления часто упоминаются с помощью любой из нескольких терминологий: левосторонняя среда или левосторонний материал (LHM), среда с обратной волной (BW-среда), среда с отрицательным показателем преломления, двойные отрицательные (DNG) метаматериалы и другие подобные названия.[3]

Свойства и характеристики

А кольцевой резонатор массив организован для получения отрицательного показатель преломления, состоящий из медных кольцевых резонаторов и проводов, установленных на соединительных листах стекловолоконной печатной платы.
Полный массив состоит из 3 элементарных ячеек по 20 × 20 с габаритными размерами 10 × 100 × 100 мм.[4][5] Высота в 10 миллиметров составляет чуть больше шести делений на линейке, нанесенных в дюймах.

Электродинамика сред с отрицательными показателями преломления впервые были изучены российским физиком-теоретиком. Виктор Веселаго от Московский физико-технический институт в 1967 г.[6] Предлагаемый левша или отрицательный индекс материалы были теоретизированный выставлять оптические свойства противоположно тем из стекло, воздуха, и другие прозрачные СМИ. Было предсказано, что такие материалы будут проявлять нелогичные свойства, такие как искривление или преломление света необычным и неожиданным образом. Однако первый практический метаматериал был создан только 33 года спустя, и он действительно породил концепции Веселаго.[1][3][6][7]

В 1978 году Сергей Петрович Ефимов из Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана обнаружил неожиданный эффект в теории рефракции волн. Его исследования основаны на фундаментальном свойстве уравнений Максвелла преодолевать ограничения уравнений Френеля. Он нашел параметры полностью неотражающего кристалла, т.е. анизотропной среды. Найденное свойство важно для разработки представлений о метаматериалах.[8][9]

В настоящее время разрабатываются метаматериалы с отрицательным индексом для манипулирования электромагнитное излучение по-новому. Например, оптический и электромагнитный свойства природных материалов часто меняются из-за химия. Оптические и электромагнитные свойства метаматериалов можно изменить, изменив геометрия своего элементарные ячейки. Элементарные ячейки - это материалы, которые упорядочены в геометрическом порядке с размерами, составляющими доли длина волны излучаемых электромагнитная волна. Каждая искусственная установка реагирует на излучение от источника. Коллективный результат - это реакция материала на электромагнитное волна это шире, чем обычно.[1][3][7]

Впоследствии трансмиссия изменяется путем регулирования формы, размера и конфигурации элементарных ячеек. Это приводит к контролю над параметрами материала, известными как диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость. Эти два параметра (или количества) определяют распространение электромагнитных волн в дело. Следовательно, управление значениями диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости означает, что показатель преломления может быть отрицательным или нулевым, а также условно положительным. Все зависит от задуманного приложение или желаемый результат. Так, оптические свойства может быть расширен за пределы возможностей линзы, зеркала и другие обычные материалы. Кроме того, одним из наиболее изученных эффектов является отрицательный показатель преломления.[1][3][6][7]

Обратное распространение

Когда имеет место отрицательный показатель преломления, распространение электромагнитная волна обратный. Разрешение ниже предел дифракции становится возможным. Это известно как субволновая визуализация. Еще одна возможность - передача луча света через электромагнитно плоскую поверхность. Напротив, обычные материалы обычно изогнуты и не могут достичь разрешения ниже дифракционного предела. Кроме того, обращение электромагнитных волн в материале в сочетании с другими обычными материалами (включая воздух) может привести к минимизации потерь, которые обычно происходят.[1][3][6][7]

Оборот электромагнитной волны, характеризующийся антипараллельным фазовая скорость также является индикатором отрицательного показателя преломления.[1][6]

Кроме того, материалы с отрицательным коэффициентом преломления представляют собой композитные материалы, изготовленные по индивидуальному заказу. Другими словами, материалы комбинируются с желаемым результатом. Комбинации материалов могут быть разработаны для достижения оптических свойств, невидимых в природе. Свойства композитного материала обусловлены его решетчатая структура построенный из компонентов меньшего размера, чем падающий электромагнитный длина волны разделены расстояниями, которые также меньше длины падающей электромагнитной волны. Точно так же, создавая такие метаматериалы, исследователи пытаются преодолеть фундаментальные ограничения, связанные с длина волны из свет.[1][3][7] Необычные и противоречащие интуиции свойства в настоящее время находят практическое и коммерческое применение в управлении электромагнитными полями. микроволны в системы беспроводной связи и связи. Наконец, исследования продолжаются в других областях электромагнитный спектр, в том числе видимый свет.[7][10]

Материалы

Первые реальные метаматериалы работали в микроволновая печь режим, или сантиметр длины волн, из электромагнитный спектр (около 4,3 ГГц). Он был построен из кольцевые резонаторы и проводящие прямые провода (в виде элементарных ячеек). Размер элементарных ячеек от 7 до 10 миллиметры. Элементарные ячейки располагались в двумерном (периодический ) повторяющийся узор, который производит подобный кристаллу геометрия. И элементарные ячейки, и шаг решетки были меньше излучаемой электромагнитной волны. Это произвело первый левосторонний материал, когда диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость материала были отрицательными. Эта система опирается на резонансный поведение элементарных ячеек. Ниже группа исследователей развивает идею левого метаматериала, который не полагается на такое резонансное поведение.

Исследования в микроволновом диапазоне продолжаются с использованием кольцевых резонаторов и токопроводящих проводов. Исследования также продолжаются в более коротких длинах волн с этой конфигурацией материалов, а размеры элементарной ячейки уменьшены. Однако около 200 терагерц возникают проблемы, делающие использование разъемного кольцевого резонатора проблематичным. "Альтернативные материалы становятся более подходящими для терагерцового и оптического режимов.. »На этих длинах волн становится важным выбор материалов и ограничения по размерам.[1][4][11][12] Например, в 2007 году проволочная сетка 100 нанометров, сделанная из серебра и сплетенная по повторяющемуся узору, пропускала лучи на длине волны 780 нанометров, дальнем конце видимого спектра. Исследователи полагают, что это привело к отрицательной рефракции 0,6. Тем не менее, он работает только на одной длине волны, как и его предшественники из метаматериалов в микроволновом режиме. Следовательно, задача состоит в том, чтобы изготовить метаматериалы так, чтобы они «преломляли свет на все меньших длинах волн», и развить широкополосные возможности.[13][14]

Искусственные линии передачи данных

Основная статья: Антенна из метаматериала
Искусственная линия передачи-media.png

в метаматериальная литература, средний или медиа относится к среда передачи или оптическая среда. В 2002 году группа исследователей пришла к выводу, что в отличие от материалов, которые зависят от резонансного поведения, нерезонансные явления может превзойти узкий пропускная способность ограничения провода /кольцевой резонатор конфигурация. Эта идея превратилась в тип среды с более широкими возможностями пропускной способности, отрицательная рефракция, обратные волны и фокусировка за пределами предел дифракции.

Они отказались от резонаторов с разрезным кольцом и вместо этого использовали сеть L – C загружен линии передачи. метаматериальная литература это стало известно как искусственный линия передачи средства массовой информации. В то время у него было дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он был более компактным, чем блок, сделанный из проводов и разъемных кольцевых резонаторов. Сеть была масштабируемой (начиная с мегагерц десяткам гигагерц диапазон) и настраиваемый. Он также включает метод фокусировки интересующие длины волн.[15]К 2007 году линия передачи с отрицательным показателем преломления использовалась в качестве субволновой фокусирующей плоской линзы в свободном пространстве. То, что это объектив для свободного пространства, является значительным достижением. Часть предыдущих исследований была направлена ​​на создание линзы, которую не нужно было встраивать в линию передачи.[16]

Оптический домен

Основные статьи: Фотонный метаматериал и плазмонный метаматериал

Компоненты метаматериала сжимаются, поскольку исследования исследуют более короткие длины волн (более высокие частоты) электромагнитный спектр в инфракрасный и видимый спектр. Например, теория и эксперимент исследовали меньшие кольцевые резонаторы в форме подковы, разработанные с литографический техники,[17][18] а также парные металлические наностержни или нанополоски,[19] и наночастицы в виде схем, разработанных с модели с сосредоточенными элементами [20]

Приложения

Наука о материалах с отрицательным коэффициентом преломления сравнивается с традиционными устройствами, которые транслируют, передают, формируют или принимают электромагнитные сигналы, которые проходят по кабелям, проводам или воздуху. Материалы, устройства и системы, задействованные в этой работе, могут быть изменены или улучшены. Следовательно, это уже происходит с антенны из метаматериала[21] и сопутствующие устройства, имеющиеся в продаже. Более того, в беспроводной домен эти аппараты из метаматериалов продолжают исследоваться. Другие приложения также исследуются. Эти электромагнитные поглотители такие как радар-микроволновка поглотители электрические малые резонаторы, волноводы что может выйти за рамки предел дифракции, фазовые компенсаторы, достижения в фокусирующих устройствах (например, микроволновая линза ) и усовершенствованные электрически малогабаритные антенны.[22][23][24][25]

в оптический частотный режим, развивающий суперлинза может позволить изображение ниже предел дифракции. Другие потенциальные области применения метаматериалов с отрицательным показателем преломления - оптические нанолитография, нанотехнологии схемы, а также суперлинза ближнего поля (Pendry, 2000), которая может быть полезна для биомедицинской визуализации и субволновой фотолитографии.[25]

Управление диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью

Преломление света на стыке двух сред с разными показатели преломления, с n2 > п1. Поскольку во второй среде скорость меньше (v2 1) угол преломления θ2 меньше угла падения θ1; то есть луч в среде с более высоким индексом ближе к нормальному.

Чтобы описать любой электромагнитный свойства данного ахирального материала, такого как оптическая линза, есть два важных параметра. Эти диэлектрическая проницаемость, , и проницаемость, , которые позволяют точно предсказывать свет волны путешествуют в материалах, и электромагнитные явления которые происходят в интерфейс между двумя материалами.[26]

Например, преломление представляет собой электромагнитное явление, возникающее на границе раздела двух материалов. Закон Снеллиуса утверждает, что соотношение между углом падения луча электромагнитное излучение (свет) и результирующий угол преломления опирается на показатели преломления, , из двух СМИ (материалов). Показатель преломления ахиральной среды определяется выражением .[27] Отсюда видно, что показатель преломления зависит от этих двух параметров. Следовательно, если спроектированные или произвольно измененные значения могут быть входными данными для и , то поведением распространяющихся электромагнитных волн внутри материала можно по желанию манипулировать. Затем эта способность позволяет намеренно определять показатель преломления.[26]

Видео, показывающее отрицательное преломление света на однородной плоской границе раздела.

Например, в 1967 г. Виктор Веселаго аналитически определено, что свет будет преломляться в обратном направлении (отрицательно) на границе раздела между материалом с отрицательным показателем преломления и материалом с обычным положительным показателем преломления. показатель преломления. Этот необычный материал был реализован на бумаге с одновременными отрицательными значениями для , и, , и поэтому может быть назван двойным негативным материалом. Однако во времена Веселаго материал, который одновременно демонстрирует двойные отрицательные параметры, казался невозможным, потому что не существовало никаких природных материалов, которые могли бы произвести такой эффект. Поэтому его работы игнорировались в течение трех десятилетий.[26]. Позже он был номинирован на Нобелевскую премию.

В 1987 году Сергей П. Ефимов использовал фундаментальное свойство уравнений Максвелла для преодоления ограничений формул Френеля.[28] Он изменил масштаб оси Z: Z '= Z / K, т.е. пустая среда с ε = 1 сжимается вдоль Z. Следовательно, уравнения Максвелла переходят в уравнения для макроскопической анизотропной среды с тензорами ε и μ. Диэлектрическая проницаемость εz вдоль оси Z равно K, когда поперечное εtr равно 1 / K. Проницаемость μz равно K и поперечно, что μtr равно 1 / K. Волна в пустом пространстве переходит в преломленную волну. Следовательно, найденный кристалл не имеет отражения ни под каким углом и ни на какой частоте. Прямой расчет дает коэффициент отражения равным нулю, что похоже на «квантовый эффект». Очень важно, что параметр K может быть отрицательный и сложный даже поскольку источником эффекта является только свойство "сжатия". Сергей Петрович Ефимов применил аналогичное преобразование для уравнений акустической волны.[29] Три концепции - среда с отрицательным показателем преломления, неотражающий кристалл и суперлинза - являются основами теории метаматериалов. [30][31][32]

В целом физические свойства из натуральные материалы вызывают ограничения. Наиболее диэлектрики иметь только положительную диэлектрическую проницаемость, > 0. Металлы будут иметь отрицательную диэлектрическую проницаемость, <0 на оптических частотах, а плазма показывает отрицательные значения диэлектрической проницаемости в определенных частотных диапазонах. Pendry et al. продемонстрировал, что плазменная частота может произойти в нижнем микроволновая печь частоты для металлов с материалом из металлических стержней, который заменяет объемный металл. Однако в каждом из этих случаев проницаемость всегда остается положительной. На микроволновых частотах отрицательные μ могут возникать в некоторых ферромагнитный материалы. Но недостаток в том, что их сложно найти выше. терагерц частоты. В любом случае природный материал, который может одновременно достигать отрицательных значений диэлектрической проницаемости и проницаемости, не был обнаружен или обнаружен. Следовательно, все это привело к созданию искусственных композиционных материалов, известных как метаматериалы, для достижения желаемых результатов.[26]

Отрицательный показатель преломления из-за хиральности

В случае хиральный материалы, показатель преломления зависит не только от диэлектрической проницаемости и проницаемость , но и от параметра хиральности , что приводит к различным значениям для волн с левой и правой круговой поляризацией, определяемым формулой

Отрицательный индекс будет иметь место для волн одной круговой поляризации, если > . В этом случае не обязательно, чтобы один или оба и быть отрицательным, чтобы получить отрицательный показатель преломления. Отрицательный показатель преломления из-за хиральности был предсказан Пендри.[33] и Третьяков и другие.,[34] и впервые наблюдал одновременно и независимо Слив и другие.[35] и Чжан и другие.[36] в 2009.

Физические свойства, никогда ранее не возникавшие в природе

Теоретические статьи были опубликованы в 1996 и 1999 годах, которые показали, что синтетические материалы могут быть сконструированы так, чтобы преднамеренно демонстрировать негатив диэлектрическая проницаемость и проницаемость.[примечание 1]

Эти документы вместе с Веселаго Теоретический анализ свойств материалов с отрицательным коэффициентом преломления 1967 г. послужил основой для создания метаматериал с отрицательной эффективной диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью.[37][38][39] См. ниже.

А метаматериал Разработанный для демонстрации поведения с отрицательным индексом, обычно формируется из отдельных компонентов. Каждый компонент по-разному и независимо реагирует на излучение. электромагнитная волна когда он проходит через материал. Поскольку эти компоненты меньше излучаемых длина волны понятно, что макроскопический вид включает эффективное значение как для диэлектрической проницаемости, так и для магнитной проницаемости.[37]

Композитный материал

В 2000 году Дэвид Р. Смит команда UCSD исследователи создали новый класс композитные материалы путем нанесения структуры на подложку печатной платы, состоящую из ряда тонких медных разрезных колец и обычных сегментов провода, нанизанных параллельно кольцам. Этот материал выставлен необычно физические свойства чего никогда не наблюдалось в природе. Эти материалы соответствуют требованиям законы физики, но ведут себя иначе, чем обычные материалы. По сути, эти метаматериалы с отрицательным индексом были отмечены способностью обратить многие физические свойства которые управляют поведением обычных оптических материалов. Одним из таких необычных свойств является способность впервые обращать вспять Закон Снеллиуса преломления. До демонстрации отрицательного показателя преломления микроволн командой UCSD этот материал был недоступен. Достижения 1990-х годов в области изготовления и вычислений позволили этим первым метаматериалы быть построенным. Таким образом, «новый» метаматериал был протестирован на эффекты, описанные Виктор Веселаго 30 лет назад. Исследования этого эксперимента, которые последовали вскоре после этого, показали, что произошли другие эффекты.[5][37][38][40]

С участием антиферромагнетики и некоторые виды изоляционных ферромагнетики, эффективный отрицательный магнитная проницаемость достижимо, когда поляритон резонанс существует. Однако для достижения отрицательного показателя преломления диэлектрическая проницаемость с отрицательными значениями должна находиться в том же частотном диапазоне. Искусственно изготовленный кольцевой резонатор - это конструкция, которая выполняет это вместе с обещанием снижения высоких потерь. С этим первым введением метаматериала оказалось, что понесенные потери были меньше, чем у антиферромагнетиков или ферромагнетиков.[5]

Когда впервые продемонстрировали в 2000 году, композитный материал (NIM) был ограничен передачей микроволновое излучение на частотах от 4 до 7 гигагерц (Длины волн 4,28–7,49 см). Этот диапазон находится между частотами бытовых микроволновых печей (~2.45  ГГц, 12,23 см) и милитари радары (~ 10 ГГц, 3 см). На продемонстрированных частотах импульсы электромагнитное излучение движущиеся сквозь материал в одном направлении состоят из составляющих волн, движущихся в противоположном направлении.[5][40][41]

Метаматериал был сконструирован как периодический массив из медь разъемное кольцо и проводящие проводящие элементы, нанесенные на подложку печатной платы. Конструкция была такой, что клетки, а шаг решетки между ячейками, были намного меньше излучаемых длина электромагнитной волны. Следовательно, он ведет себя как эффективная среда. Материал стал примечательным, потому что его диапазон (эффективных) диэлектрическая проницаемость εэфф и проницаемость μэфф значения превышают те, которые можно найти в любом обычном материале. Более того, характеристика отрицательной (эффективной) проницаемости, проявляемая этой средой, особенно примечательна, поскольку она имеет не были найдены в обычных материалах. Кроме того, отрицательные значения магнитного компонента напрямую связаны с его левосторонней номенклатурой и свойствами (обсуждаемыми в разделе ниже). В кольцевой резонатор (SRR), основанный на предыдущей теоретической статье 1999 г., является инструментом, используемым для достижения отрицательной проницаемости. Эта первая композиция метаматериал состоит из резонаторов с разъемным кольцом и электропроводящих столбов.[5]

Первоначально эти материалы демонстрировались только на длинах волн больше, чем в видимый спектр. Кроме того, ранние NIM были изготовлены из непрозрачный материалы и обычно сделаны из немагнитных компонентов. Однако в качестве иллюстрации, если эти материалы изготовлены на видимые частоты, а фонарик светится на получившуюся плиту NIM, материал должен фокусировать свет в точке с другой стороны. Это невозможно с листом обычного непрозрачного материала.[1][5][40] В 2007 г. NIST в сотрудничестве с Atwater Лаборатория в Калтех создал первый НИМ, активный на оптических частотах. Совсем недавно (по состоянию на 2008 г.), многослойные сетчатые материалы NIM из кремниевой и серебряной проволоки были интегрированы в оптические волокна для создания активных оптических элементов.[42][43][44]

Одновременная отрицательная диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость

Отрицательная диэлектрическая проницаемость εэфф <0 уже были открыты и реализованы в металлах для частот вплоть до плазменная частота, до первого метаматериала. Есть два требования для достижения отрицательного значения для преломление. Во-первых, изготовить материал, который может обеспечить отрицательную проницаемость μэфф <0. Во-вторых, отрицательные значения диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости должны иметь место одновременно в общем диапазоне частот.[1][37]

Следовательно, для первого метаматериала гайки и болты составляют одно целое. кольцевой резонатор электромагнитно совмещен с одним (электрическим) проводником. Они предназначены для резонанса на заданных частотах для достижения желаемых значений. Глядя на конструкцию разрезного кольца, магнитное поле паттерн из SRR диполярный. Это диполярное поведение примечательно, потому что это означает, что оно имитирует естественные атом, но в гораздо большем масштабе, например, в этом случае на 2,5 миллиметры. Атомы существуют в масштабе пикометры.

Разрез в кольцах создает динамичный где элементарная ячейка SRR может быть изготовлена резонансный в излучаемые длины волн намного больше чем диаметр колец. Если бы кольца были замкнуты, граница на половину длины волны была бы электромагнитно введено как требование для резонанс.[5]

Прорезь во втором кольце ориентирована противоположно прорези в первом кольце. Он нужен для создания большого емкость, который возникает в небольшом промежутке. Эта емкость существенно снижает резонансную частоту при концентрации электрическое поле. Отдельный SRR, изображенный справа, имел резонансную частоту 4.845 ГГц, а также показана резонансная кривая, вставленная на график. Радиационные потери от поглощение и отражение отмечены как маленькие, потому что размеры блока намного меньше, чем свободное место, излученный длина волны.[5]

Когда эти единицы или ячейки объединяются в периодическая договоренность, то магнитная муфта между резонаторами усиливается, а возникает сильная магнитная связь. Начинают проявляться свойства, уникальные по сравнению с обычными или традиционными материалами. Во-первых, эта периодическая сильная связь создает материал, который теперь имеет эффективную магнитную проницаемость μэфф в ответ на излучаемый-падающий магнитное поле.[5]

Полоса пропускания из композитного материала

Графическое отображение общего кривая дисперсии, регион распространение происходит от нуля до меньшего край полосы, затем пробел, а затем верхний полоса пропускания. Наличие 400 МГц Разрыв между 4,2 ГГц и 4,6 ГГц подразумевает полосу частот, где μэфф <0 происходит.

(См. Изображение в предыдущем разделе)

Кроме того, когда добавляются провода симметрично между разрезными кольцами полоса пропускания происходит в ранее запретная группа дисперсионных кривых разрезного кольца. То, что эта полоса пропускания находится в ранее запрещенной области, указывает на то, что отрицательное εэфф для этой области в сочетании с отрицательным μэфф чтобы позволить распространение, которое согласуется с теоретическими предсказаниями. Математически дисперсионное соотношение приводит к полосе с отрицательным групповая скорость везде, а пропускная способность не зависит от плазменная частота, в рамках заявленных условий.[5]

Математическое моделирование и эксперимент показали, что периодически выстраиваемые проводящие элементы (немагнитные по своей природе) реагируют преимущественно на магнитный компонент из падающие электромагнитные поля. В результате получается эффективная среда и отрицательные μэфф в диапазоне частот.Проницаемость была проверена как область запрещенной зоны, в которой возникает разрыв при распространении - от конечного сечения материала. Это было объединено с материалом с отрицательной диэлектрической проницаемостью, εэфф <0, чтобы сформировать «левую» среду, которая образовывала полосу распространения с отрицательной групповой скоростью там, где раньше было только затухание. Это подтвержденные прогнозы. Кроме того, более поздняя работа определила, что этот первый метаматериал имел диапазон частот, в котором показатель преломления должен был быть отрицательным для одного направления распространение (см. исх. №[1]). Другое предсказанное электродинамический эффекты подлежали изучению в других исследованиях.[5]

Описание материала для левшей

Сравнение рефракции в метаматериале с отрицательным показателем преломления и в обычном материале, имеющем такой же, но положительный показатель преломления. Падающий луч θ входит из воздуха и преломляется в нормальном (θ ') или метаматериале (-θ').

Из выводов, сделанных в предыдущем разделе, можно определить левосторонний материал (LHM). Это материал, который одновременно демонстрирует отрицательные значения для диэлектрическая проницаемость, ε и проницаемость, μ, в перекрывающейся области частот. Поскольку значения получены из эффектов композитная среда в целом они определяются как эффективная диэлектрическая проницаемость, εэфф, а эффективная проницаемость μэфф. Затем выводятся реальные значения, чтобы обозначить значение отрицательный индекс преломления и волновые векторы. Это означает, что на практике для данной среды, используемой для передавать электромагнитное излучение, такое как микроволновая печь, или инфракрасный частоты, или видимый свет - Например. В этом случае реальные значения описывают либо амплитуда или интенсивность прошедшей волны относительно падающей волны, игнорируя пренебрежимо малые значения потерь.[4][5]

Изотропный отрицательный индекс в двух измерениях

В приведенных выше разделах сначала изготовлены метаматериал был построен с резонирующие элементы, в котором выставлено одно направление заболеваемость и поляризация. Другими словами, эта структура демонстрирует левостороннее распространение в одном измерении. Это обсуждалось в связи с основополагающей работой Веселаго 33 года назад (1967). Он предсказал, что свойство материала, которое проявляет отрицательные значения эффективных диэлектрическая проницаемость и проницаемость, несколько типов перевернутых физические явления. Следовательно, как и ожидалось, возникла острая необходимость в многомерных LHM для подтверждения теории Веселаго. Подтверждение будет включать в себя отмену Закон Снеллиуса (показатель преломления), наряду с другими обратными явлениями.

В начале 2001 года было сообщено о существовании многомерной структуры. Он был двумерным и продемонстрировал как эксперимент, так и численное подтверждение. Это был LHM, композит, состоящий из полос проводов, установленных за кольцевыми резонаторами (SRR) в периодической конфигурации. Он был создан специально для того, чтобы быть пригодным для дальнейших экспериментов, чтобы произвести эффекты, предсказанные Веселаго.[4]

Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления

Резонатор с разъемным кольцом, состоящий из внутреннего квадрата с разрезом на одной стороне, залитого во внешний квадрат с разрезом на другой стороне. Резонаторы с разъемным кольцом находятся на передней и правой поверхностях квадратной сетки, а одиночные вертикальные провода находятся на задней и левой поверхностях.[5]

Теоретическая работа, опубликованная в 1967 году советским физиком Виктором Веселаго, показала, что показатель преломления с отрицательными значениями возможен и что это не нарушает законы физики. Как обсуждалось ранее (выше), первый метаматериал имел диапазон частот, в котором показатель преломления должен был быть отрицательным для одного направления распространение. Об этом сообщалось в мае 2000 года.[1][45][46]

В 2001 году команда исследователи сконструировал призму, состоящую из метаматериалов (метаматериалы с отрицательным показателем преломления), чтобы экспериментально проверить отрицательный показатель преломления. В эксперименте использовался волновод, который помогал передавать нужную частоту и изолировать материал. Этот тест достиг своей цели, потому что успешно подтвердил отрицательный показатель преломления.[1][45][47][48][49][50][51]

За экспериментальной демонстрацией отрицательного показателя преломления последовала еще одна демонстрация в 2003 году обращения закона Снеллиуса или обратного преломления. Однако в этом эксперименте материал с отрицательным показателем преломления находится в свободном пространстве от 12,6 до 13,2 ГГц. Хотя излучаемый частотный диапазон примерно такой же, заметным отличием является то, что этот эксперимент проводится в свободном пространстве, а не с использованием волноводов.[52]

Для подтверждения достоверности отрицательного преломления был рассчитан поток энергии волны, прошедшей через дисперсионный левосторонний материал, и проведено сравнение с дисперсионным правосторонним материалом. Используется передача падающего поля, состоящего из многих частот, от изотропного недисперсного материала в изотропную диспергирующую среду. Направление потока мощности как для недисперсных, так и для дисперсных сред определяется усредненным по времениВектор Пойнтинга. Было показано, что отрицательная рефракция возможна для многочастотных сигналов путем явного вычисления вектора Пойнтинга в LHM.[53]

Основные электромагнитные свойства НИМ

В плите из обычного материала с обычным показатель преломления - правосторонний материал (RHM) - фронт волны передается от источника. В NIM волновой фронт движется к источнику. Однако величина и направление потока энергии по существу остаются одинаковыми как для обычного материала, так и для NIM. Поскольку поток энергии в обоих материалах (средах) остается одинаковым, импеданс NIM соответствует RHM. Следовательно, знак внутреннего импеданса в NIM остается положительным.[54][55]

Свет, падающий на левосторонний материал, или NIM, будет изгибаться в ту же сторону, что и падающий луч, и для выполнения закона Снеллиуса угол преломления должен быть отрицательным. В пассивной метаматериальной среде это определяет отрицательную действительную и мнимую части показателя преломления.[3][54][55]

Отрицательный показатель преломления у левосторонних материалов

Левосторонняя ориентация показана слева, а правая - справа.

В 1968 г. Виктор Веселаго В статье показано, что противоположные направления ЭМ плоские волны и поток энергии был получен от индивидуального Уравнения ротора Максвелла. В обычном оптический материалов, уравнение ротора для электрическое поле показать "правило правой руки" для направлений электрического поля E, магнитная индукция B, и распространение волны, идущей в направлении волновой вектор k. Однако направление потока энергии, образованное E × H, является правым только тогда, когда проницаемость больше нуля. Это означает, что когда проницаемость меньше нуля, например отрицательный, распространение волн обратное (определяется k) и противоположное направлению потока энергии. Кроме того, отношения векторов E, ЧАС, и k сформировать "левосторонняя "система" - и именно Веселаго ввел термин «левосторонний» (LH) материал, который широко используется сегодня (2011). Он утверждал, что материал LH имеет отрицательный показатель преломления, и полагался на стационарные решения из Уравнения Максвелла как центр его аргументации.[56]

После 30-летнего перерыва, когда материалы LH были наконец продемонстрированы, можно было сказать, что обозначение отрицательный показатель преломления уникален для систем LH; даже по сравнению с фотонные кристаллы. Фотонные кристаллы, как и многие другие известные системы, могут демонстрировать необычное поведение при распространении, такое как изменение фазовых и групповых скоростей. Но отрицательное преломление не возникает в этих системах, как и в фотонных кристаллах.[56][57][58]

Отрицательное преломление на оптических частотах

Отрицательный показатель преломления в оптическом диапазоне был впервые продемонстрирован в 2005 г. Шалаев и другие. (на длине волны связи λ = 1,5 мкм)[19] и Brueck et al. (при λ = 2 мкм) почти одновременно.[59]

По состоянию на июль 2013 г., несколько аномальных исследований объявили об отрицательной рефракции на отдельных частотах в видимый спектр,[60][61][62] но результаты некоторых из этих демонстраций считаются неоднозначными в более поздних исследованиях.[нужна цитата ]

Экспериментальная проверка обращенного черенковского излучения.

Помимо обратных значений для показатель преломления, Веселаго предсказал возникновение обратного Черенковское излучение (также известный как CR) в среде левой руки. В 1934 г. Павел Черенков обнаружил когерентное излучение это происходит, когда определенные типы сред бомбардируются быстро движущимися электронными лучами. В 1937 году теория, построенная вокруг КЛ, заявила, что когда заряженные частицы, такие как электроны, движутся через среду со скоростью, превышающей скорость света в среде, только тогда КЛ будет излучать. Когда возникает CR, электромагнитное излучение излучается в форме конуса, разветвляясь в прямом направлении.

CR и 1937 год теория привело к появлению большого количества приложений в физике высоких энергий. Заметное применение - черенковские счетчики. Они используются для определения различных свойств заряженной частицы, таких как ее скорость, заряд, направление движения и энергия. Эти свойства важны для идентификации различных частиц. Например, счетчики применялись при открытии антипротон и J / ψ-мезон. Шесть больших Черенковские счетчики были использованы при открытии J / ψ-мезона.

Обращенное черенковское излучение было трудно экспериментально доказать.[63][64]

Другая оптика с NIM

Теоретическая работа, наряду с численное моделирование, началось в начале 2000-х годов на способности плит DNG для субволновая фокусировка. Исследование началось с предложения Пендри "Идеальный объектив. »Несколько исследований, последовавших за Пендри, пришли к выводу, что« идеальная линза »возможна в теории, но непрактична. Одно направление в фокусировке субволнового диапазона продолжалось с использованием метаматериалов с отрицательным показателем преломления, но основывалось на улучшениях для получения изображений с помощью поверхностных плазмонов. исследователи направления исследовали параксиальные приближения плит НИМ.[3]

Последствия использования материалов с отрицательным преломлением

Наличие материалов с отрицательным преломлением может привести к изменению электродинамический расчеты для случая проницаемость μ = 1. Переход от обычного показателя преломления к отрицательному значению дает неверные результаты для обычных расчетов, потому что некоторые свойства и эффекты были изменены. Когда проницаемость μ имеет значения, отличные от 1, это влияет на Закон Снеллиуса, то Эффект Допплера, то Черенковское излучение, Уравнения Френеля, и Принцип Ферма.[12]

В показатель преломления является основой науки об оптике. Смещение показателя преломления к отрицательному значению может быть причиной пересмотра или пересмотра интерпретации некоторых нормы, или основные законы.[25]

Патент США на левостороннюю композитную среду

Первый патент США, выданный на изготовленный метаматериал, - Патент США 6791432 под названием «Левосторонние композитные носители». Перечисленные изобретатели Дэвид Р. Смит, Шелдон Шульц, Норман Кролл, Ричард А. Шелби.

Изобретение обеспечивает одновременную отрицательную диэлектрическую проницаемость и магнитную проницаемость в общей полосе частот. Материал может объединять среды, которые уже являются композитными или непрерывными, но которые будут давать отрицательную диэлектрическую проницаемость и проницаемость в том же спектре частот. Различные типы непрерывных или композитных материалов могут считаться подходящими, если их комбинировать для достижения желаемого эффекта. Однако предпочтительно включение периодической матрицы проводящих элементов. Массив разбрасывается электромагнитное излучение в длины волн больше, чем размер элемента и шаг решетки. Затем массив рассматривается как эффективная среда.[65]

Аномальная дисперсия

Распространение гауссова светового импульса через среду с аномальной дисперсией.[66][67] Однако скорость передачи информации всегда ограничена c.[66][68]

Смотрите также

Академические журналы
Книги по метаматериалам

Заметки

Эта статья включаетматериалы общественного достояния с веб-сайтов или документов Правительство США. -NIST

  1. ^ Отрицательное разрешение был исследован в группе научных работ, в которую вошли:
    • Pendry, J.B .; и другие. (1996). «Чрезвычайно низкочастотные плазмоны в металлических микроструктурах». Phys. Rev. Lett. 76 (25): 4773–4776. Bibcode:1996ПхРвЛ..76.4773П. Дои:10.1103 / Physrevlett.76.4773. PMID  10061377. S2CID  35826875.

    Эффективная проницаемость с большими положительными и отрицательными значениями был изучен в следующих исследованиях:

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л м Shelby, R.A .; Смит Д. Р.; Шульц С. (2001). «Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления». Наука. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Наука ... 292 ... 77С. CiteSeerX  10.1.1.119.1617. Дои:10.1126 / science.1058847. PMID  11292865. S2CID  9321456.
  2. ^ Сихвола, А. (2002)«Электромагнитная эмерджентность в метаматериалах: деконструкция терминологии сложных сред», с. 3–18 в Успехи электромагнетизма сложных сред и метаматериалов. Зухди, Саид; Сихвола, Ари и Арсалан, Мохамед (ред.). Kluwer Academic. ISBN  978-94-007-1067-2.
  3. ^ а б c d е ж г час В литературе наиболее широко используются обозначения «двойное отрицание» и «левостороннее». Engheta, N .; Циолковски, Р. В. (2006). Метаматериалы: физика и инженерные изыскания. Wiley & Sons. Глава 1. ISBN  978-0-471-76102-0.
  4. ^ а б c d Shelby, R.A .; Smith, D. R .; Шульц, С .; Немат-Насер, С. К. (2001). «Передача микроволн через двумерный изотропный левосторонний метаматериал» (PDF). Письма по прикладной физике. 78 (4): 489. Bibcode:2001АпФЛ..78..489С. Дои:10.1063/1.1343489. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июня 2010 г.
  5. ^ а б c d е ж г час я j k л м Smith, D. R .; Падилла, Вилли; Vier, D .; Nemat-Nasser, S .; Шульц, С. (2000). «Композитная среда с одновременно отрицательной проницаемостью и диэлектрической проницаемостью» (PDF). Письма с физическими проверками. 84 (18): 4184–7. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.4184С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.4184. PMID  10990641. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июня 2010 г.
  6. ^ а б c d е Веселаго, В. Г. (1968). «Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и μ» (PDF). Успехи советской физики.. 10 (4): 509–514. Bibcode:1968СвФУ..10..509В. Дои:10.1070 / PU1968v010n04ABEH003699.[постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ а б c d е ж «Трехмерные плазмонные метаматериалы». Исследование плазмонных метаматериалов. Национальный институт стандартов и технологий. 20 августа 2009 г.. Получено 2011-01-02.
  8. ^ Ефимов, С.П. (1978). «Сжатие электромагнитных волн анизотропными средами (« неотражающая »модель кристалла)». Радиофизика и квантовая электроника. 21 (9): 916–920. Дои:10.1007 / BF01031726. S2CID  119528164.
    • Посмотреть полный текст Вот
  9. ^ Ефимов, С.П. (1979). «Сжатие волн искусственной анизотропной средой» (PDF). Acust. Ж. 25 (2): 234–238.
  10. ^ Стратегия увеличения операционной пропускной способности для достижения отрицательного индекса: Chevalier, C.T .; Уилсон, Дж. Д. (ноябрь 2004 г.). "Оптимизация полосы частот левостороннего метаматериала" (PDF). Исследовательский центр Гленна. NASA / TM - 2004-213403. Получено 2011-06-11.
  11. ^ Болтассева, А.; Шалаев, В. (2008). «Изготовление оптических метаматериалов с отрицательным индексом: последние достижения и перспективы» (PDF). Метаматериалы. 2 (1): 1–17. Bibcode:2008MetaM ... 2 .... 1B. Дои:10.1016 / j.metmat.2008.03.004.
  12. ^ а б Веселаго, Виктор Г (2003). «Электродинамика материалов с отрицательным показателем преломления». Успехи физики. 46 (7): 764. Bibcode:2003Фю ... 46..764В. Дои:10.1070 / PU2003v046n07ABEH001614.
    • Альтернативный источник в:
    • Лим Хок; Онг Чонг Ким; Сергей Матицин (7–12 декабря 2003 г.). Электромагнитные материалы. Материалы Симпозиума F ((ICMAT 2003) изд.). SUNTEC, Сингапур: World Scientific. С. 115–122. ISBN  978-981-238-372-3. статья Виктора Г. Веселаго. Электродинамика материалов с отрицательным показателем преломления..
  13. ^ «Попавший в сеть» материал Эймса отрицательно преломляет видимый свет ». DOE Pulse. Министерство энергетики США. 10 сентября 2007 г.. Получено 2012-06-18.
  14. ^ Гибсон, К. (2007). «Видимое улучшение» (PDF). Лаборатория Эймса. Архивировано из оригинал (PDF) 17 сентября 2012 г.. Получено 2012-06-18.
  15. ^ Элефтериадес, Г.В.; Iyer, A.K .; Кремер, П. (2002). «Плоские среды с отрицательным показателем преломления с использованием периодически нагружаемых линий передачи L-C» (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 50 (12): 2702. Bibcode:2002ITMTT..50.2702E. Дои:10.1109 / TMTT.2002.805197.
  16. ^ Айер, А. К .; Элефтериадес, Г. В. (2007). "Многослойная линза из метаматериала в свободном пространстве с отрицательным показателем преломления (NRI-TL) в Икс-Группа" (PDF). Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 55 (10): 2746. Bibcode:2007ITAP ... 55.2746I. Дои:10.1109 / TAP.2007.905924. S2CID  21922234.
  17. ^ См. Стр. 1944 и стр. 1947 г. Soukoulis, C.M .; Кафесаки, М .; Эконому, Э. Н. (2006). «Материалы с отрицательным индексом: новые рубежи в оптике» (PDF). Передовые материалы. 18 (15): 1941. Дои:10.1002 / adma.200600106.
  18. ^ Linden, S .; Enkrich, C .; Wegener, M .; Чжоу, Дж .; Кошный, Т .; Сукулис, К. М. (2004). «Магнитный отклик метаматериалов на частоте 100 терагерц». Наука. 306 (5700): 1351–1353. Bibcode:2004Научный ... 306.1351Л. Дои:10.1126 / science.1105371. PMID  15550664. S2CID  23557190.
  19. ^ а б Шалаев, В. М .; Cai, W .; Chettiar, U.K .; Юань, Х.-К .; Сарычев, А.К .; Драчев, В.П .; Кильдишев, А. В. (2005). «Отрицательный показатель преломления в оптических метаматериалах» (PDF). Письма об оптике. 30 (24): 3356–8. arXiv:физика / 0504091. Bibcode:2005OptL ... 30.3356S. Дои:10.1364 / OL.30.003356. PMID  16389830. S2CID  14917741.
  20. ^ Энгета, Н. (2007). "Схемы со светом в наномасштабе: оптические наносхемы, вдохновленные метаматериалами" (PDF). Наука. 317 (5845): 1698–1702. Bibcode:2007Научный ... 317.1698E. Дои:10.1126 / science.1133268. PMID  17885123. S2CID  1572047. Архивировано из оригинал (PDF) 22 февраля 2012 г. этого исследования Надер Энгета (В формате PDF).
  21. ^ Слюсарь В.И. Метаматериалы на антенных решениях .// 7-я Международная конференция по теории и технике антенн ICATT’09, Львов, Украина, 6–9 октября 2009 г. - Стр. 19–24 [1]
  22. ^ Engheta, N .; Циолковски, Р. В. (2005). «Позитивное будущее для метаматериалов двойного отрицания» (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 53 (4): 1535. Bibcode:2005ITMTT..53.1535E. Дои:10.1109 / TMTT.2005.845188. S2CID  15293380.
  23. ^ Beruete, M .; Наварро-Сиа, М .; Sorolla, M .; Кампилло, И. (2008). "Плоско-вогнутые линзы за счет отрицательного преломления многослойных массивов субволновых отверстий" (PDF). Оптика Экспресс. 16 (13): 9677–9683. Bibcode:2008OExpr..16.9677B. Дои:10.1364 / OE.16.009677. HDL:2454/31097. PMID  18575535. Архивировано из оригинал (PDF) 13 декабря 2009 г.
  24. ^ Alu, A .; Энгета, Н. (2004). «Управляемые режимы в волноводе, заполненном парой одноотрицательных (SNG), двухотрицательных (DNG) и / или двуположительных (DPS) слоев»). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 52 (1): 199. Bibcode:2004ITMTT..52..199A. Дои:10.1109 / TMTT.2003.821274. S2CID  234001.
  25. ^ а б c Шалаев, В. М. (2007). «Оптические метаматериалы с отрицательным показателем преломления» (PDF). Природа Фотоника. 1 (1): 41. Bibcode:2007НаФо ... 1 ... 41S. Дои:10.1038 / nphoton.2006.49. S2CID  170678.
  26. ^ а б c d Liu, H .; Лю, Ю. М .; Li, T .; Wang, S.M .; Zhu, S. N .; Чжан, X. (2009). «Связанные магнитные плазмоны в метаматериалах» (PDF). Физика Статус Solidi B. 246 (7): 1397–1406. arXiv:0907.4208. Bibcode:2009ПССБР.246.1397Л. Дои:10.1002 / pssb.200844414. S2CID  16415502. Архивировано из оригинал (PDF) 24 июня 2010 г.
  27. ^ Ulaby, Fawwaz T .; Равайоли, Умберто. Основы прикладной электромагнетизма (7-е изд.). п. 363.
  28. ^ Ефимов, Сергей П. (1978). «Сжатие электромагнитных волн анизотропными средами (модель неотражающего кристалла)». Радиофизика и квантовая электроника. 21 (2): 916–920. Дои:10.1007 / BF01031726. S2CID  119528164.
  29. ^ Ефимов, Сергей П. (1979). «Сжатие волн искусственной анизотропной средой» (PDF). Акустический журнал. 25 (2): 234–238.
  30. ^ Жаров А. А .; Жарова Н. А .; Носков Р.Е .; Шадривов И. В .; Кившарь Ю.С. (2005). «Двулучепреломляющие левые метаматериалы и идеальные линзы для векторных полей». Новый журнал физики. 7 (1): 220. arXiv:физика / 0412128. Bibcode:2005NJPh .... 7..220Z. Дои:10.1088/1367-2630/7/1/220. S2CID  26645173.
  31. ^ Бауэрс Дж. А.; Хайд Р. А.; Юнг К. Ю. "Отрицательно-рефракционная фокусирующая и чувствительная аппаратура, методы и системы"Патент США 9,083,082 Дата выпуска 2015-04-28
  32. ^ Бауэрс Дж. А .; Hyde R. A .; Юнг Э. К. "Линзы преобразования неувядающих электромагнитных волн. I" Патент США 9081202-B2. Дата выдачи 14.07.2015.
  33. ^ Пендри, Дж. Б. (2004). «Хиральный путь к отрицательному преломлению». Наука. 306 (5700): 1353–5. Bibcode:2004Научный ... 306.1353П. Дои:10.1126 / science.1104467. PMID  15550665. S2CID  13485411.
  34. ^ Третьяков, С .; Нефедов, И .; Шивола, А .; Масловский, С .; Симовски, К. (2003). «Волны и энергия в киральной ничтожественности». Журнал электромагнитных волн и приложений. 17 (5): 695. arXiv:cond-mat / 0211012. Дои:10.1163/156939303322226356. S2CID  119507930.
  35. ^ Plum, E .; Чжоу, Дж .; Dong, J .; Федотов, В. А .; Кошный, Т .; Soukoulis, C.M .; Желудев, Н. И. (2009). «Метаматериал с отрицательным индексом из-за хиральности» (PDF). Физический обзор B. 79 (3): 035407. Bibcode:2009PhRvB..79c5407P. Дои:10.1103 / PhysRevB.79.035407.
  36. ^ Zhang, S .; Парк, Ю.-С .; Li, J .; Лу, X .; Zhang, W .; Чжан, X. (2009). «Отрицательный показатель преломления в хиральных метаматериалах». Письма с физическими проверками. 102 (2): 023901. Bibcode:2009PhRvL.102b3901Z. Дои:10.1103 / PhysRevLett.102.023901. PMID  19257274.
  37. ^ а б c d Padilla, W.J .; Smith, D. R .; Басов, Д. Н. (2006). «Спектроскопия метаматериалов от инфракрасных до оптических частот» (PDF). Журнал Оптического общества Америки B. 23 (3): 404–414. Bibcode:2006JOSAB..23..404P. Дои:10.1364 / JOSAB.23.000404. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-04.
  38. ^ а б «Физики изобретают« леворукий »материал». Physicsworld.org. Институт Физики. 2000-03-24. п. 01. Получено 2010-02-11.
  39. ^ Shelby, R.A .; Smith, D. R .; Шульц, С. (2001). «Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления». Наука. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Наука ... 292 ... 77С. CiteSeerX  10.1.1.119.1617. Дои:10.1126 / science.1058847. JSTOR  3082888. PMID  11292865. S2CID  9321456.
  40. ^ а б c Макдональд, Ким (21 марта 2000). «Физики UCSD разрабатывают новый класс композитных материалов с« обратными »физическими свойствами, которых раньше не видели». UCSD Наука и инженерия. Получено 2010-12-17.
  41. ^ Контактное лицо программы: Кармен Хубер (21 марта 2000 г.). «Физики производят композитный материал для левой руки». Национальный научный фонд. Получено 2009-07-10.
  42. ^ Ма, Хёнджин (2011). «Экспериментальное исследование взаимодействия света и материала в субволновом масштабе» (PDF). Кандидатская диссертация. Массачусетский технологический институт. п. 48. Получено 23 января, 2012.
  43. ^ Чо, Д.Дж .; Ву, Вэй; Понизовская, Екатерина; Чатурведи, Пратик; Братковский, Александр М .; Ван, Ши-Юань; Чжан, Сян; Ван, Фэн; Шен, Ю. Рон (28 сентября 2009 г.). «Сверхбыстрая модуляция оптических метаматериалов». Оптика Экспресс. 17 (20): 17652–7. Bibcode:2009OExpr..1717652C. Дои:10.1364 / OE.17.017652. PMID  19907550. S2CID  8651163. Архивировано из оригинал 8 апреля 2013 г.
  44. ^ Чатурведи, Pratik (2009). «Оптические метаматериалы: дизайн, характеристика и применение» (PDF). Кандидатская диссертация. Массачусетский технологический институт. п. 28. Получено 23 января, 2012.
  45. ^ а б Веселаго, В. Г. (1968). «Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями [диэлектрической проницаемости] и [проницаемости]». Успехи советской физики.. 10 (4): 509–514. Bibcode:1968СвФУ..10..509В. Дои:10.1070 / PU1968v010n04ABEH003699.[постоянная мертвая ссылка ]
  46. ^ Пенникотт, Кэти (2001-04-05). «Волшебный материал переворачивает показатель преломления». Мир физики. Институт Физики. Получено 2010-02-12.
  47. ^ Билл Кассельман (2009). «Закон преломления». Университет Британской Колумбии, Канада, Кафедра математики. Получено 2009-07-06.
  48. ^ Л.С. Тейлор (2009). «Анекдотическая история оптики от Аристофана до Зернике». Университет Мэриленда; Электротехнический отдел. Получено 2009-07-07.
  49. ^ Уорд, Дэвид В .; Нельсон, Кейт А.; Уэбб, Кевин Дж (2005). «О физических причинах отрицательного показателя преломления». Новый журнал физики. 7 (213): 213. arXiv:физика / 0409083. Bibcode:2005NJPh .... 7..213Вт. Дои:10.1088/1367-2630/7/1/213. S2CID  119434811.
  50. ^ Pendry, J.B .; Holden, A.J .; Роббинс, Д.Дж .; Стюарт, W.J (1999). «Магнетизм проводников и усиленные нелинейные явления» (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 47 (11): 2075–2084. Bibcode:1999ITMTT..47.2075P. CiteSeerX  10.1.1.564.7060. Дои:10.1109/22.798002. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-17. Получено 2009-07-07.
  51. ^ «Типы радаров, принципы, диапазоны, оборудование». Weather Edge Inc. 2000. Архивировано с оригинал на 2012-07-10. Получено 2009-07-09.
  52. ^ Parazzoli, C.G .; и другие. (2003-03-11). «Экспериментальная проверка и моделирование отрицательного показателя преломления с использованием закона Снеллиуса» (PDF). Письма с физическими проверками. 90 (10): 107401 (2003) [4 страницы]. Bibcode:2003PhRvL..90j7401P. Дои:10.1103 / PhysRevLett.90.107401. PMID  12689029. Архивировано из оригинал (PDF-файл доступен для всех.) 19 июля 2011 г.
  53. ^ Pacheco, J .; Grzegorczyk, T .; Wu, B.-I .; Zhang, Y .; Конг, Дж. (2002-12-02). "Распространение мощности в однородных изотропных левых средах с частотной дисперсией" (PDF). Phys. Rev. Lett. 89 (25): 257401 (2002) [4 страницы]. Bibcode:2002ПхРвЛ..89у7401П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.89.257401. PMID  12484915. Архивировано из оригинал (PDF-файл доступен для всех.) 24 мая 2005 г.. Получено 2010-04-19.
  54. ^ а б Caloz, C .; и другие. (2001-12-01). «Полноволновая проверка фундаментальных свойств левовращающих материалов в волноводных конфигурациях» (PDF). Журнал прикладной физики. 90 (11): 5483. Bibcode:2001JAP .... 90.5483C. Дои:10.1063/1.1408261. Получено 2009-12-29.
  55. ^ а б Циолковски, Ричард В; Эхуд Хейман (2001-10-30). «Распространение волн в средах с отрицательной диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью» (PDF). Физический обзор E. 64 (5): 056625. Bibcode:2001PhRvE..64e6625Z. Дои:10.1103 / PhysRevE.64.056625. PMID  11736134. Архивировано из оригинал (PDF) 17 июля 2010 г.. Получено 2009-12-30.
  56. ^ а б Смит, Дэвид Р. и; Норман Кролл (2000-10-02). «Отрицательный показатель преломления в материалах для левшей» (PDF). Письма с физическими проверками. 85 (14): 2933–2936. Bibcode:2000ПхРвЛ..85.2933С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.85.2933. PMID  11005971. Архивировано из оригинал (PDF) 19 июля 2011 г.. Получено 2010-01-04.
  57. ^ Srivastava, R .; и другие. (2008). «Отрицательное преломление фотонного кристалла» (PDF). Прогресс в исследованиях в области электромагнетизма B. 2: 15–26. Дои:10.2528 / PIERB08042302. Архивировано из оригинал (PDF) 19 июля 2010 г.. Получено 2010-01-04.
  58. ^ Д-р Джамиль Р. Або-Шаир, менеджер программы (июль 2010 г.). «Материалы с отрицательным индексом». DARPA – Офисы оборонной науки (DSO). Архивировано из оригинал (Всеобщее достояние - Информация, представленная в информационной веб-службе DARPA, считается общедоступной и может распространяться или копироваться. Требуется использование соответствующих авторских прав / фото / изображений.) 24 декабря 2010 г.. Получено 2010-07-05.
  59. ^ Чжан, Шуанг; Фан, Вэньцзюнь; Panoiu, N.C .; Malloy, K.J .; Osgood, R.M .; Брюк, С. Р. Дж. (2005). «Экспериментальная демонстрация метаматериалов ближнего инфракрасного диапазона с отрицательным индексом» (PDF). Phys. Rev. Lett. 95 (13): 137404. arXiv:физика / 0504208. Bibcode:2005ПхРвЛ..95м7404З. Дои:10.1103 / PhysRevLett.95.137404. PMID  16197179. S2CID  15246675.
  60. ^ Caltech по связям со СМИ. Показано отрицательное преломление видимого света; Может привести к маскирующим устройствам В архиве 1 июня 2010 г. Wayback Machine. 22 марта 2007 г. accessdate - 2010-05-05
  61. ^ PhysOrg.com (22 апреля 2010 г.). «Разработан новый метаматериал с отрицательным показателем преломления, который реагирует на видимый свет» (Веб-страница). Получено 2010-05-05.
  62. ^ Диллоу, Клэй (23 апреля 2010 г.). "Новый метаматериал первым излучает свет в видимом спектре" (Веб-страница). Популярная наука. Получено 2010-05-05.[мертвая ссылка ]
  63. ^ Си, Шэн; и другие. (2009-11-02). «Экспериментальная проверка обращенного черенковского излучения в левом метаматериале». Phys. Rev. Lett. 103 (19): 194801 (2009). Bibcode:2009PhRvL.103s4801X. Дои:10.1103 / PhysRevLett.103.194801. HDL:1721.1/52503. PMID  20365927. S2CID  1501102.
  64. ^ Чжан, Шуанг; Сян Чжан (02.11.2009). «Переворот фотонной ударной волны». Физика. 02 (91): 03. Bibcode:2009PhyOJ ... 2 ... 91Z. Дои:10.1103 / Физика.2.91.
  65. ^ Смит, Дэвид; Шульц, Шелдон; Кролл, Норман; Шелби, Ричард А. "Левосторонние композитные медиа" Патент США 6791432 Дата публикации 16.03.2001, Дата выпуска 14.03.2004.
  66. ^ а б Доллинг, Гуннар; Кристиан Энкрич; Мартин Вегенер; Костас М. Сукулис; Стефан Линден (2006). «Одновременная отрицательная фаза и групповая скорость света в метаматериале». Наука. 312 (5775): 892–894. Bibcode:2006Научный ... 312..892D. Дои:10.1126 / science.1126021. PMID  16690860. S2CID  29012046.
  67. ^ Garrett, C.G.B .; Д. Э. Маккамбер (1969-09-25). «Распространение гауссова светового импульса через среду с аномальной дисперсией» (PDF). Phys. Ред. А. 1 (2): 305–313. Bibcode:1970ФРВА ... 1..305Г. Дои:10.1103 / PhysRevA.1.305.[постоянная мертвая ссылка ]
  68. ^ Stenner, M.D .; Готье, Д. Дж .; Нейфельд, М.А. (октябрь 2003 г.). «Скорость передачи информации в оптической среде« быстрого света »». Природа. 425 (6959): 695–8. Bibcode:2003Натура.425..695С. Дои:10.1038 / природа02016. PMID  14562097. S2CID  4333338.

дальнейшее чтение

внешние ссылки