看到,当dΦdx=π3*107的时候,存在全反射的临界角。也就是说,增大相位梯度,可以实现从光疏介质到光密介质的全反射现象。在图5中,随着相位梯度的增大,全反射的临界角逐渐变小。当dΦdx=π3*107的时候,其中的一个全反射的临界角消失,只有一个全反射的临界角可以被观察到。Р广义的反射定律和折射定律对应的曲线均存在位于第二象限的部分。其物理意义是: 第二象限的点表示入射角为负, 反射角和折射角为正, 反射角为正意味着反射角与入射角位于法线同侧,这便是反常反射(负反射)。折射角为正意味着折射角与入射角位于法线同侧, 这便是反常折射(即负折射)[2]。这与传统的反射定律和折射定律的结果截然不同。Р相位掩膜版的设计РF.Capasso等人提出的广义反射折射定律,以及利用V型天线设计实现光波的异常反射与折射,突破了传统光学的束缚,为人工电磁超表面的设计实现奠定了坚实的理论基础。该工作应引发了一系列人工电磁超表面的深入研究,在电磁波的想我挑空、幅度调控、极化调控等方面都显示了很强的能力,并有望在微波、太赫兹和可见光波段功能器件方面发挥巨大的作用。Р如果能设计出对任意偏振化方向的光波都有相同的相位改变量的 metasurface, 将可达到真正意义的操纵反射光和折射光, 也将会带来很多崭新的概念和变化。Р相位掩膜版就可以视作是一个人工超界面。该界面是能周期改变光波相位的相位光栅结构, 光栅厚度为几十个纳米。这样的结构厚度远小于光波波长, 可以看作超界面, 假设粘贴在玻璃表面使用(nt = 1.5, ni = 1), 当光波经过这样的超界面后会发生折射和色散行为通常改变相位的方法有改变光的传播距离和介质的折射率两种,在此我们假定 metasurface 的厚度不变,其折射率沿 x 轴方向逐渐增大,假定变化率为dn/dx = 1/60 nm-1,sol 模拟了光波在超薄界面上的传播行为。
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