单负材料平面微腔结构共振模特性研究与应用

"单负材料平面微腔结构的共振模研究 (2011年)，陈婷婷，张辉霞，杨烨，沈小明，陈宪锋，常州大学学报(自然科学版)，2095-0411(2011)01-0048一04" 在本文中，研究人员深入探讨了单负材料（Single-Negative Materials, SNG）构成的平面微腔结构的共振模特性。单负材料是一种具有独特电磁特性的介质，其介电常数或磁导率中的一个为负值，这使得它们在微波和光频段表现出非寻常的光学性质。利用传输矩阵法（Transfer Matrix Method），这是一种用于分析多层复合结构光传播问题的有效数学工具，研究团队分析了这种微腔结构的共振行为。 研究发现，微腔的共振频率主要取决于腔内介质的物质参数，包括其介电常数和磁导率，以及结构参数，如腔体的几何尺寸。这些因素共同决定了光在腔内的反射、干涉和模式形成。单负材料层的厚度对共振模的线宽（Full Width at Half Maximum, FWHM）有显著影响。随着SNG层厚度的增加，腔模的谱线会变得更窄，这意味着共振更加尖锐，这有利于提高系统的光谱分辨率。 此外，单负材料层的损耗对共振模的透射率产生显著影响。损耗会导致腔内局部电场强度降低，因此，选择适当的SNG层厚度可以优化腔内电场的分布，使其达到最大值。这对于增强光与物质的相互作用，提升微腔器件的性能至关重要。 在斜入射条件下，研究团队还研究了腔模的偏振特性。他们发现，在特定条件下，可以实现TM模（Transverse Magnetic Mode）的全向透射。这种特性对于设计全向滤波器具有潜在的应用价值，全向滤波器能够在各个方向上保持一致的过滤效果，广泛应用于光通信和光信号处理系统中。 这项研究揭示了单负材料平面微腔结构在共振模调控方面的潜力，为微纳光子学领域的器件设计提供了新的思路。通过精细调控SNG层的厚度和入射条件，可以实现对光共振特性的精确控制，这对于构建高性能的微腔光电器件，如滤波器、传感器和激光器等，具有重要的理论和实际意义。