郭倩丞

李正中

超穎材料的學理根本為材料內的次波長結構設計與搭配，至今已發表的文獻中講述了超穎材料的異常特性以及應用，而雙曲超穎材料因為具有開方式的等頻率曲線，較大波向量的倏逝波能在其中傳遞，對於繞射極限的突破以及積體光路的實際應用能提供一良好方式。但這些文獻中對於的超穎材料的結構設計，如材料的選擇、金屬與介電質材料的體積填充比以及堆疊層數等並未詳細說明以及探討，並且對於導納的匹配也未加以考慮，導納不匹配的損耗與金屬材料的吸收會減少電磁波耦合至超穎材料中 本研究以介電質-金屬-介電質對稱膜堆為單位晶胞進行設計，討論多層結構在次波長尺度下的等效介質特性。利用等效模型計算並透過分枝的選擇以獲得準確的等效光學常數，等效光學常數決定了電磁波在介質內的傳遞行為與特性，虛數部分決定電磁波的衰減程度。此外更進一步計算並且設計符合與入射介質導納匹配的等效介質結構參數，等效導納與入射介質的匹配程度影響了等效介質與入射介質介面間的光學反射特性，計算出最佳的導納匹配參數能使反射所造成的損耗降至最低以提高耦合效能。 雙曲超穎材料因其獨特的等頻率曲線包含較高的波向量範圍可應用於許多領域，利用此方法能精準的計算並獲得所需的光學特性以及良好的導納匹配，且能快速的獲得最佳的結構參數值，包括膜層厚度、入射角度、單位晶胞的週期數以及基板的折射率。 而且此種計算與設計方法適用於各個波長、材料的選擇搭配以及各種對稱結構，對於雙曲超穎材料應用的結構參數設計提供了一大幫助，能精準有效的獲得符合雙曲超穎材料特性以及導納匹配的最佳設計結構參數。