通过金属或极性介电材料构造的超材料有不可避免的损耗。而由全电介质、完全透明的单元组成的超材料,已被证明可以实现电磁响应的所有四个象限,并克服了损耗的问题。
As shown below👇
*各向同性和各向异性全介电超材料
*全介电零折射率超材料
零折射率超材料(ZIM) 已成为一类重要的人工介质,其有多种特性如:伪装、通过弯曲通道的亚波长波导、定向辐射方向图、无限相速度和零相累积。
与 ENZ 或 MNZ 介质相比,ZIM 的一个基本优势是波阻抗与真空匹配,这导致光在法向入射时有效耦合。虽然 ENZ 通常在等离子体频率 (ωp) 的任何金属 (ε′(ωp) ≈ 0) 或纵向光频率 (ω瞧) 的任何极性电介质 (ε′(Ω) ≈ 0),则 MNZ 在光学频率下明显更难实现。
在电和磁响应中具有 Drude 色散的等离子体的理想模型显示了 Dirac 锥和零折射率介质之间的联系 (图 a)。
这种等离子体中光子波的能量-动量 (E-k) 色散在 k = 0 时显示出双锥形结构(图 a)。通带对应于各向同性等离子体光线内的波。两个圆锥形通带区域交点的奇异狄拉克点与同时达到 ENZ 和 MNZ 的能量(频率)有关。然而,即使实现了 ZIM 的这种理想等离子体实现,它在特殊的 Dirac 点也会受到高耗散的影响。这是因为群速度 (υg) 的 ) 是低 (υg→ 0),即使相速度 (υ酸碱度) 较大 (υ酸碱度 = c/n → ∞),其中 c 是真空中的光速。有趣的是,全介电非等离子体构建块 (ε > 1) 原则上可用于实现极端参数,包括折射率消失。
[1] Jahani, S., Jacob, Z. All-dielectric metamaterials. Nature Nanotech 11, 23–36 (2016). https://doi.org/10.1038/nnano.2015.304