中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所薄膜技術(shù)研究室在從事先進(jìn)鍍膜技術(shù)研究的同時(shí),積極探索新穎薄膜體系中的光束傳播特征，在利用負(fù)折射率材料調(diào)控光子塔姆態(tài)的以及光子的安德森定域方向取得了一系列進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在光學(xué)期刊《Optics Express》上，論文第一作者為光電所在職博士研究生、助理研究員柳存定。 

　　負(fù)折射率材料是由人工制備的的具有新穎光學(xué)性質(zhì)的材料，這種材料同時(shí)具有負(fù)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，光從常規(guī)材料(正折射率介質(zhì))入射到負(fù)折射介質(zhì)的界面時(shí)將發(fā)生負(fù)折射現(xiàn)象，折射光線與入射光線在界面法線的同側(cè)。負(fù)折射介質(zhì)改變了對(duì)光波傳播的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。負(fù)折射介質(zhì)由于其獨(dú)特新穎的物理性質(zhì)和誘人的應(yīng)用前景而獲得了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，近年來負(fù)折射率材料加工制備技術(shù)獲得了極大的進(jìn)展，研究負(fù)折射率材料對(duì)光學(xué)薄膜性質(zhì)的影響對(duì)未來加工特殊光學(xué)薄膜器件具有重要的意義。 

　　首先，研究人員將負(fù)折射率材料引入金屬-反射膜結(jié)構(gòu)中，發(fā)現(xiàn)負(fù)折射率材料調(diào)制金屬-反射膜界面上的光學(xué)Tamm態(tài)色散關(guān)系，產(chǎn)生具有負(fù)的群速度的光學(xué)激子，這種具有負(fù)的群速度的光學(xué)激子在信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域有著重要的引用。研究人員進(jìn)一步調(diào)整負(fù)折射率材料薄膜的厚度（圖一），發(fā)現(xiàn)負(fù)的群速度光子激子產(chǎn)生條件和光的能量傳播方向以及平均能量密度密切相關(guān)，只有當(dāng)光的能量傳播方向和體系的平均能量密度相反時(shí)，負(fù)的光束傳播群速度才會(huì)出現(xiàn)。 

　　研究人員進(jìn)一步開展了負(fù)折射率膜層中折射率無序影響光學(xué)薄膜體系中光子的傳輸特征的研究，他們通過選擇正負(fù)折射率材料使光子的傳輸在無序缺失的情況下完全透明,然后在體系中引入折射率無序，研究了光子晶體、光子準(zhǔn)晶等不同結(jié)構(gòu)中光子的定域特征。研究發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)多層薄膜體系中的折射率平均值為零時(shí)，在折射率無序體系中出現(xiàn)反常Anderson 定域，其定域長度的度規(guī)參數(shù)和薄膜的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如圖二所示。該研究對(duì)改善光學(xué)薄膜體系中光束傳播性能具有重要作用，在太陽能電池等領(lǐng)域有著潛在應(yīng)用，研究成果發(fā)表在Optics Express專欄中。 

　　圖一：不同厚度的負(fù)折射率薄膜對(duì)應(yīng)的光學(xué)Tamm態(tài)的色散特征 

　　圖二：不同結(jié)構(gòu)的薄膜中光子Anderson定域的度規(guī)關(guān)系