康永强

(山西大同大学 固体物理研究所， 山西 大同 037009)



损耗型单负材料双层结构的反射率及偏振度

康永强*

(山西大同大学 固体物理研究所， 山西 大同 037009)

通过传输矩阵法，理论研究了损耗型单负材料双层结构在不同入射角时的反射率和偏振度。结果表明，损耗型单负材料双层结构不同于常规介电材料，随着入射角的增大，p分量反射率比s分量的反射率大。随着损耗(电损耗和磁损耗)的增大，p波的反射率和s波的反射率差异减小，直到重合，偏振度变为0。对于损耗型单负材料双层结构，当MNG层厚度增大时，偏振度变化幅度减小；而当ENG层厚度增大时，偏振度变化幅度增大。

反射率； 单负材料； 偏振度

1 引 言

近年来，含特异性材料的光子晶体引起了人们越来越多的关注[1-8]。目前研究较多的特异性材料有双负材料和单负材料[9-10]：介电常数和磁导率均为负数的材料被命名为双负材料，又称左手材料；介电常数和磁导率只有一个为负数的材料被命名为单负材料，其中包括负介电常数材料(ENG,ε<0，μ>0 )和负磁导率材料(MNG,ε>0，μ<0)。单负材料的折射率为虚数，通常是不透明的，仅支持倏逝波。然而，电单负材料和磁单负材料组成的双层匹配结构却存在共振隧穿现象[11-12]。在不考虑单负材料损耗时，将两种单负材料组成一维光子晶体结构，该结构中存在不同于常规布拉格带隙的零有效相位带隙[9,13-15]。该带隙受入射角、晶格涨落和入射波偏振模式的影响都比较小[14-17]。然而，在单负材料中，损耗是不可避免的[11-13,18]。同济大学研究小组报道了损耗型单负双层材料的非单调透射行为，即在某些情况下，增大耗散系数将会同时增大材料的透射性，这与损耗型介电材料的透射性质完全不同[18]。

本文研究了损耗型单负材料组成双层结构在不同入射角时的反射率和偏振度，以及损耗和单负材料双层结构厚度变化对反射率和偏振度的影响。结果表明，损耗型单负材料双层结构与损耗型介电材料的反射率和偏振度具有完全不同的性质。

2 理论模型及方法

设损耗型单负材料组成的双层结构AB沿z方向排列，其厚度分别为d1和d2。其中，A表示负介电常数材料，B表示负磁导率材料，周围是空气介质包围，其界面平行于x-y平面，如图1所示。