Unele negativ indicele de refracţie titrează mult timp înainte de începerea lucrărilor Veselago şi merge înapoi în măsura în care la 1905 materiale ...

     H. Mielul [a se vedea articolul său " On-viteza de grup ", Proc. Londra Math. Soc. 1, 473-479 (1904)] poate să fi fost prima persoană care să sugereze existenţa unor valuri înapoi (valurile care se deplasează în faza de direcţia opusă de cea a fluxului de energie). Mielului exemple ґs implicate sisteme mecanice, mai degrabă decât undelor electromagnetice. Aparent, prima persoană care a discutat despre undele înapoi în electromagnetismul a fost A. Schuster în cartea sa Introducere în teoria Optica (Edward Arnold, Londra, 1904). La pp. 313-318 din cartea lui Schuster ia act de scurt Mielul ґs muncă şi oferă o discuţie speculativă de implicaţiile sale pentru refractie optica, ar trebui să-un material cu un astfel de proprietăţi să fie găsit vreodată. El a citat faptul că în banda de absorbţie, de exemplu, cu vapori de sodiu un val înapoi se va propaga. Dar, din cauza regiunii ridicată de absorbţie în care dispersia este inversat, el a fost pesimist cu privire la cererile de refracţie negativ. Aproximativ în aceeaşi perioadă, HC Pocklington în articolul său " Creşterea de un val-grup în cazul în care viteza de grup este negativ ", Nature 71, 607-608 (1905) a arătat că într-o anumită înapoi val de mediu, o sursă de brusc activat produce un val al cărui grup de viteza este îndreptată departe de sursa, in timp ce viteza sa misca spre sursa.

     Proprietatea din urmă a fost redescoperit de aproape 50 de ani mai târziu de Malyuzhinets HG, " O notă pe principiul radiaţii ", Zh. Tekh. Fiz. 21, 940-942 (1951). Proprietăţi generale de propagarea undelor într-un mediu cu indice de refractie negativ au fost discutate de către DV Sivukhin, " energetică a undelor electromagnetice în mass-media dispersive ", opt. Spektrosk. 3, 308-312 (1957). Unele aspecte unusal a radiaţiei de tranziţie şi radiaţia Cherenkov din regiune frecvenţa caracterizată de vitezele de grup negative au fost descoperit de către MV Pafomov într-o serie de articole sa JETP 33 (4), 1074-1075 (1957), JETP 30 (4), 761-765 (1956), şi-sovietic Fizica JETP 36 (6), 1853-1858 (1959) [articolele originale rusă pot fi solicitate de la Serghei Galiamin ]. Utilizarea de mediu de refractie negativ ca o lentilă plan-paralel (deşi nu încă f.) a fost investigată de către RA Silin în articolul său " Posibilitatea de a crea plan-paralel lentile ", opt. Spektrosk. 44, 189-191 (1978) (o traducere în limba engleză este datorită disponibil la OSA, care a fost publicarea de traducere ale revistei ruse). Demn de remarcat în această privinţă este o reexaminare anterioară de către RA Silin, " Proprietatile optice ale dielectrici artificiale ", Izv. VUZ Radiofiz. 15, 809-820 (1972), care a apărut aproape treizeci de an înainte de renaşterea actuală a dobânzii în proprietăţile de propagarea undelor într-un mediu cu indice de refractie negativ. Revizuirea se concentrează pe dielectrice artificiale formate cât regimul diverse periodice de conductoare si elemente de dielectric. Proprietăţi de propagare sunt explicate în termeni de equi-sau iso-frecvenţă suprafeţe. Este a susţinut că dale plat paralelă a dielectricilor artificial poate transforma un fascicul de divergent într-o singură convergente, reflexie totala poate apărea la unghiuri mici incidenţă şi la unghiuri incidenţă mai mare de reflecţie parţială, unghiul de incidenţă în creştere poate avea ca rezultat descrescătoare unghi de refractie. În funcţie de unghiul de incidenţă, birefringenţa pot să apară. Toate aceste trei autori dau de credit la o mai devreme teoretice şi experimentale fabrică al LI Mandel'shtam [El a descoperit mai multe zile înainte de imprastiere Raman Raman, dar numai Raman a fost eliberată de premiul Nobel. A se vedea aici pentru detalii]:

1. Viteza de grup în matrice cristalină, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 15, 475-478 (1945)
2. Lucrari complete colectate (Akad. Nauk SSSR, Moscova, 1947), voi. 2, p. 334
3. Lucrari complete colectate (Akad. Nauk SSSR, Moscova, 1950), voi. 5, p. 419

     Dielectrice diferite artificiale compus din paravane periodic distanţate de tije metalice, de asemenea, cunoscut sub numele de reţea de sârmă, plasă de sârmă, sau structuri rodded, au fost intens studiate de comunitatea electromagnetism la începutul anilor cincizeci ai secolului trecut. Desi ei nu poseda un indice de refractie negativ, ele prezinta o comportament plasma-like [ W. Rotman, simulare Plasma de dielectrici artificiale şi paralele-placa de mass-media, IEEE Trans. Antene Propag. 10, 82-95 (1962) ] şi indicele lor de refractie poate fi mai mică unitate [ J. Brown, dielectrice artificiale având indici de refracţie mai mic decât unitatea, Proc. IEEE, nu Monografia. 62R, vol.. 100, Pt. 4, pp. 51-62 (1953)].

     Un alt exemplu de muncă, dar remarcabil este faptul că uitat de Remigius Zengerle, acum profesor la Universitatea din Kaiserslautern din Germania. Mult timp înainte de o descoperire `` oficial "de cristale fotonice, şi la scurt timp dupa terminarea tezei sale de doctorat de la Max-Planck-Institutul de Fizica Solid State în Stuttgart (între 1977 şi 1979), el a prezentat activitatea sa pe valurile optic Bloch în ( individual şi dublu), ghiduri de unda periodice plane de la conferinţa de la Optica integrat şi ghidată-Wave a avut loc la Incline Village, NV, Statele Unite ale Americii, la douăzeci şi opt au 30 ianuarie 1980. (A se vedea contribuţia de către R. Ulrich şi Zengerle R., optice Bloch valuri în ghiduri de undă periodice planare, (IEEE, New York, 1980), pp. TuB1/1-4, în cadrul conferinţei tehnice Digest.) Printre altele, contribuţia discută interferenţe, tranziţii la ghiduri neperiodice, de direcţie fază, refracţie negativă, şi concentrându-se ca aplicaţii posibile. Notă Aveţi, autorii au prezentat simulări teoretice , împreună cu verificarea experimentală a predicţiilor lor, mai accesibile, este o publicaţie de mai târziu. R. Zengerle, propagarea luminii în ghiduri de undă individual şi dublu periodice plane, J. Mod. Optica. 34 (12 ), 1589-1617 (1987), care este o formă condensată a Zengerle e teza de doctorat. El demonstreaza in mod clar (atât teoretic şi experimental ) refractie negativ în vizibil în anumite zone ale relaţiei dispersie înapoi îndoire (a se vedea, de exemplu, fotografie 10a) şi proprietăţile focalizare a ghid de undă plane dublu periodice între regiuni nemodulate cu limitele drepte paralele (a se vedea, de exemplu, fotografii din figurile 13-14).. O reprezentare grafică clară a efectelor de propagare observabil este dată în termeni de val- diagrame vector, arătând dispersia direcţionale ale undelor elementare în structurile periodice Exemple de aplicaţii de planare periodice (individual şi dublu periodică) structuri ca filtre de frecvenţă extrem de selectiv, multiplexoare optice precum şi frecvenţă-acordabile îngustarea fază, focalizare,. şi dispozitive de expansiune (deceniu mai târziu redescoperite ca superprisms ) sunt date împreună cu datele măsurate (Citeste recent. Anatomia de refracţie negative de către Igor Tsukerman pentru rezumat al munca mai devreme, împreună cu o imagine de ansamblu a detaliilor tehnice.)

     La scurt timp după R. Zengerle -a terminat teza sa de doctorat, un articol de RE Camley şi Mills DL, polaritons suprafaţa pe antiferromagnets uniaxial, Fiz. Rev B 26, 1280-1287 (1982) a apărut. Printre alte probleme, autorii au discutat, de asemenea, cazul unui metalice antiferomagnetice. La o prima vedere, titlul nu se uita promissing pentru cei interesaţi de materiale indicele de refractie negativ-. Cu toate acestea, din metal presupune un dielectric constant negativ, întrucât antiferromagnet presupune o permeabilitate negativă. În metalice antiferomagnetic caz, atunci când atât constanta dielectrică şi permeabilitatea magnetică sunt negative, RE Camley şi DL Mills a făcut apoi următoarea observaţie: " În acest caz, vom descoperi că viteza de fază, cât polaritons vrac şi suprafaţă este opus direcţionat către grupul viteza "(vezi p. 1281, coloana din dreapta, ultimul, dar un singur paragraf, p. 1284, coloana din stânga, ultimul paragraf - coloana din dreapta, L. 1). La ambele ocazii au adăugat că un astfel de comportament era de aşteptat şi menţionate la Veselago.

     Aproape un deceniu mai tarziu, H. Khosravi, DR Tilley, şi R. Loudon (a se vedea articolul lor polaritons de suprafaţă din fibre optice cilindrice, J. Opt Soc.. Am un. 8, 112-122 (1991) pentru mai multe detalii) a stabilit regiunile negativ grup viteza de polaritons suprafaţă în fibre optice cilindrice a momentului cinetic m = 1 într-un interval limitat raze de fibre. Fluxul de putere integrat pentru m = 1 (vezi fig 14 acolo. pentru densitatea fluxului de putere şi fig. 16 pentru a fluxului de putere integrat) este negativă pentru gama de impulsul q valori pentru care panta curbei de dispersie corespunzătoare este negativ. Acest lucru arată că viteza de energie [ecuaţia. (55) acolo şi afişat în fig. 18 pentru m = 1 ] este în acord cantitativ cu viteza grupul v_g = d omega / d q constatat ca panta curbei de dispersie (pentru m = 1 afişate în Fig. 7 acolo). Ulterior, aceste concluzii au fost confirmate în muncă de către B. Prade şi JY Vinet, valuri ghidată în fibre optice cu constantă dielectrică negativ, J. Lightwave Tehnologie 12 (1), 6-18 (1994).

     O descoperire recenta de Zhang, Fluegel şi Mascarenhas prezinta un nou tip de interfaţă mediu care dispune de refracţie negativă sau, în funcţie de unghiul de incidenţă, refractie pozitiv (convenţionale). Această capacitate switch-lovirea optice (denumirea tehnică pentru că este amfoteri refracţie) este o premieră. În plus, acelaşi tip de interfaţă pot fi folosite pentru (negativ sau pozitiv) refracta un fascicul de electroni balistice (de exemplu, electronii calatori, ca unde, pe o distanţă foarte scurtă în linie dreaptă). Amfoteri de refractie poate fi observat pe interfaţa a două plăci de uniaxial YVO4 cristale, cu condiţia ca respectiva axa optică cristalele sunt orientate în mod corespunzător. O caracteristică suplimentară a interfeţei este faptul că inhibă toate reflecţie. Acest lucru deschide uşa pentru un obiectiv mai puţin la reflecţie şi care ar fi de o valoare enormă, de exemplu, transportul de fascicule laser de mare putere. Un comentariu recent de către H.-F. Yau, J.-P. Liu, B. Ke, C.-H. Kuo, şi Z. Ye, Comment on ", de refracţie negativă totală în cristale Real pentru electroni balistice şi Lumină", ​​Fiz. Rev Lett. 91, 157404 (2003) [a se vedea, de asemenea, cond-mat/0312125 ] clarifică faptul că refracţie amfoteri pot fi observate chiar şi cu un cristal uniaxiale singur şi că aceasta este pur şi simplu din cauza anizotropia de mass-media de refracţie. Ei au susţinut de asemenea că efectul superlensing nu vor fi respectate, deoarece, spre deosebire de mass-media adevărat refracţie negativă, refractie negativ, în cazul amfoteri apare numai într-un interval îngust de unghiuri incident.

     Articol publicat recent de către CL Holloway, Kuester EF, J. Baker-Jarvis, şi Kabos P., un dublu negativ (DNG) mediu compozit alcătuit din particule sferice magnetodielectric încorporate într-o matrice, IEEE Trans. Antene Propag. 51, ​​2596-2603 (2003) a speculat ca structurile complicate care cuprinde rezonatoare inel de chei si fire nu sunt necesare pentru proiectarea unui material negativ-refractie, care, în principiu, pot fi obţinute ca un compozit de sfere. Acest lucru ar deschide posibilitatea de fabricatie un omogenă şi izotropă metamateriale negativ indicele de refracţie mult mai simplu decât a fost propus până acum. Împreună cu Yannopapas Vassilis ne-am extins recent pe ideile de Holloway et al şi a arătat că chiar şi o combinaţie a inerent non-magnetic sfere omogene poate oferi un indice de refractie negativ metamaterial. A se vedea articolul nostru publicat în J. Fiz: condens.. Materia. 17, 3717-3734 (2005) ( erată minore ). Lipsa de materiale magnetice inerent în porposal nostru este o diferenţă-cheie care face posibilă pentru a realiza o trupa indice de refracţie negativ, chiar şi în regiune infraroşu adâncime. Reţineţi că materialele care prezintă răspuns magnetice sunt:

• i) în special la frecvenţe mai rare THz şi infraroşu şi, în cazul în care acestea există,
• ii) au, de obicei, suferă de pierderi mari.

     Rezultatele noastre sunt explicate în contextul extins Maxwell - teoria Garnett (a se vedea meu de însoţire cod F77 EFFE2P ) şi reproduse de calcule ab initio, pe baza principiului primul teorie imprastiere multiple. Rolul de absorbţie în materialele componente se discută. Centrul de lungime de undă lambda a benzii de indicele de refractie negativ poate fi reglat pe o gamă largă de frecvenţe de la gamele de frecvenţă adânc în infraroşu pentru a terahertz (1-10 THz). Acest lucru poate duce la componente optice eficiente pentru grinzi terahertz, care sunt necesare în multe aplicaţii ştiinţifice şi tehnologice, variind de la imagistica de la manipularea materialelor biologice stări cuantice în semiconductori, de la descoperirea de droguri si imagistica medicala pentru screening-ul de securitate.

     Aici puteţi descărca de pe Windows executabil effe, care calculează o proprietăţi eficace mediu pentru un compozit de filmat Au @ SiO2 sfere în aer, cu fracţie de volum 34%. Executabil trebuie să fie utilizată pentru lungimi de undă de obicei, cel puţin un ordin de mărime mai mare decât raza sferei. Indicele de refractie de SiO2 este considerată a fi 1.45. Indicele de refractie de aur pentru lungimi de undă de până la 2 microni este determinată folosind datele de Palik lui (sa descarcati materiale fişier de date Audat.dat ) şi pentru lungimi de undă mai este o formă Drude este utilizat in functie de parametrii de către AM Ordal et al, proprietăţile optice ale metalelor Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, V, W şi în infraroşu şi de departe infraroşu Appl. Opt. 22, 1099-1119 (1983). Deşi toate elementele constitutive sunt nemagnetice, veţi găsi că mediul de eficace se arată magnetice proprietăţi. Ideea de a genera un răspuns eficient magnetice dintr-un materiale compozite care cuprinde în mod inerent nemagnetice au fost deja implicit în activitatea de L. Lewin, constantele electrice de un material incarcat cu particule sferice, Proc. Inst. Elec. Eng. 94, 65-68 (1947), care ulterior a fost generalizat de NA Khizhnyak, dielectrice anizotrope artificiale formate din două-dimensional paravane de bare şi tije infinit, SOV. Fiz. Tech. Fiz. 29, 604-614 (1959). (O descriere succintă a acestor titluri doi şi alte proprietăţi pe termen mediu timpuriu eficiente sau omogenizarea cristale fotonice, veţi găsi aici.)