基于磁性电磁超原子的双频非互易完美吸收

作     者：何佳飞 毛宏宣 陈毅云 张琳 吴华兵 刘士阳 He Jiafei;Mao Hongxuan;Chen Yiyun;Zhang Lin;Wu Huabing;Liu Shiyang

作者机构：浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室物理与电子信息工程学院 南方科技大学物理系 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2025年第45卷第8期

页      面：319-329页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11574275) 浙江省自然科学基金(LR16A040001) 

主　　题：磁性电磁超材料 磁表面等离激元 非互易完美吸收 磁性电磁超原子 晶格Kerker效应 

摘      要：采用两种具有本征磁性的铁氧体材料设计了具有双层柱状结构的亚波长磁性电磁超原子（EMA），并以其为基本单元构建了具有正方晶格结构的磁性电磁超材料，在两个工作频率下分别实现了具有非互易特性的电磁波完美吸收。基于推广的Mie散射理论和多重散射理论，优化了磁性EMA的结构并进行了透射谱和反射谱计算，结果表明，在特定角度下右侧入射高斯光束的吸收率达到了97%，而在关于法线对称的左侧入射高斯光束的反射率超过80%，可将这一现象称为非互易完美吸收。它源于磁性EMA在外加偏置磁场下的时间反演对称性破缺，以及周期性晶格所导致的非互易晶格Kerker效应。此外，通过外加偏置磁场反向可以实现非互易性反转，通过改变外加偏置磁场的强度还可以实现工作频率的灵活调制，从而为非互易性调制提供了新的自由度。本研究工作可以加深对非互易光学的理解，并且在微波光子学方面具有潜在的应用价值。