47, 051601 (2010) ©2010 中国激光杂志社
051601-1
doi: 10.3788/lop47.051601
太赫兹超常材料及应用
方安乐 戴小玉 凌晓辉 文双春 范滇元
(湖南大学计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室，湖南 长沙 410082)
摘要 超常材料具有人工设计的结构，并有自然材料所不具备的超常物理性质。超常材料的电磁响应灵活可调，对
太赫兹(THz)技术意义非凡。THz 超常材料的实现和迅速发展为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇。总结了
THz 波段超常材料的研究进展，包括 THz 波段超常材料的构造及制备、基于超常材料的 THz 波器件以及超常材料
在 THz 波技术中的其他应用。
关键词 超常材料；太赫兹(THz)；负折射；光子晶体
中图分类号 O451 OCIS 160.3918 040.2235 文献标识码 A
Metamaterials at Terahertz and Their Applications
Fang Anle Dai Xiaoyu Ling Xiaohui Wen Shuangchun Fan Dianyuan
(Key Laboratory of Micro/Nano Optoelectronic Devices, Ministry of Education, School of Computer and Communication,
Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China)
Abstract Metamaterials have artificially structured composite and novel electromagnetic properties not available in
natural materials. The electromagnetic response of metamaterials can be tuned flexibly, and this is especially important for
the terahertz (THz) technology. The realization and development of THz metamaterials provide an opportunity for the
development and application of THz technology. The research progresses on the metamaterials at THz are summarized,
including design, preparation, functional devices and other applications.
Key words metamaterial; terahertz(THz); negative refraction; photonic crystal
1 引 言
超常材料指的是一些具有人工设计的结构，并呈现出自然材料所不具备的超常物理性质的复合材料，
主要包括光子晶体、左手材料、超磁性材料等。从本质上讲，超常材料更是一种新颖的材料设计思想，这
一思想的基础是通过在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的限制，从而获得超常的材料功
能。最奇特的超常材料是左手材料，又称负折射率材料。负折射率超常材料的介电常数和磁导率都为负,
折射率取负值, 电磁波在这种材料中传播时,其波矢、电场和磁场形成不同于传统右手关系的左手关系。左
手材料最初在微波段实现, 得益于纳米制造技术和亚波长成像技术的发展, 最近，实验上证实可以在红外
和光学波段实现负折射。超常材料的应用研究在新型无线通信、光通信、雷达、超分辨率成像、电磁隐身
技术等许多领域得到快速发展。
超常材料所展现出的新奇的电磁特性主要源自它的亚波长结构，而不是材料的本征属性，人们可以通
过改变其微结构的形状、尺寸和排列方式等来调控它对电磁波的响应强度和频谱范围。正是由于超常材料
收稿日期：2009-05-06; 收到修改稿日期：2009-08-08
作者简介：方安乐(1983—)，男，博士研究生，主要从事新型光子材料与光通信器件等方面的研究。
E-mail: chichister@163.com
导师简介：文双春(1966—)，男，教授，博士生导师，主要从事非线性光学和光子学技术等方面的研究。
E-mail: scwen@hnu.cn
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