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超材料是一种微米或纳米尺度的人工复合材料,其单元结构小于入射波的波长。由于超材料的性质主要取决于材料本身在关键物理尺度上的有序设计,因而具有某些超常规的特性,例如负折射、隐形、电磁诱导透明、单向无反射等,其中单向无反射在光开关、传感器、光学二极管等方面具有潜在应用。 大量研究表明由金属组成的超材料自身损耗较大,品质因数较低,因此我们采用低损耗的硅作为共振器,所获得的超材料品质因数相对更高。超材料结构单元由两个硅共振器嵌在光刻胶聚合物中并沉积在玻璃基底上。基于两个硅共振器之间的相位耦合,在异常点上实现了单向无反射。通过调节入射光的偏振θ和两个共振器间的距离d,我们实现了可控制的单向无反射。 研究表明当两共振器间距离d分别等于1184 nm和1318 nm时,异常点出现在频率205.31 THz和202.25 THz处,高反射率达到0.8,低反射率接近于0,反射对比率接近于1。在异常点处,当偏振θ等于0°时,单向无反射出现,当偏振θ等于90°时,单向无反射消失。利用传输矩阵方法得到的理论计算结果与数值模拟的结果完全一致。而且,我们的结构中共振器间距离变化范围约为150 nm内,单向无反射现象可以持续出现。此外,在异常点附近我们得到了单向完美吸收现象,其吸收率约为0.99,品质因数约为83。