Гиперболические среды представляют собой структуры, в которых поперечная и продольная составляющие тензора диэлектрической и/или магнитной проницаемостей имеют противоположные знаки. По сравнению с обычной изотропной средой, в которой изочастотная поверхность в пространстве волновых векторов имеет форму эллипсоида, в гиперболической среде изочастотная поверхность принимает форму гиперболоида [1]. Гиперболический закон дисперсии приводит к появлению особенностей в оптических спектрах таких структур, связанных с возникновением полюса эффективной диэлектрической проницаемости (epsilon near pole, ENP) и смены знака действительной части эффективной диэлектрической проницаемости, и прохождение её через нулевое значение (epsilon near zero, ENZ) для различных компонент.
В работе [2] обнаружен эффект аномального двулучепреломления в гиперболическом метаматериале, образованном массивом золотых наностержней в матрице анодного оксида алюминия. Показано, что разница показателей преломления и коэффициентов затухания для TE (обыкновенной, s-поляризованной) и TM (необыкновенной, p-поляризованной) волн, обусловленная сильной анизотропией исследованной структуры, наиболее существенна в области ENZ и превышает аналогичную величину во всех известных природных материалах. Полученные данные открывают широкие возможности для использования гиперболических метаматериалов в качестве эффективных сверхтонких конвертеров поляризации света в устройствах нанофотоники.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-73-10151.
[1] A. Poddubny, I. Iorsh, P. Belov, Y. Kivshar, Hyperbolic metamaterials // Nature Photonics, 2013, v. 7, pp. 948-957. DOI: 10.1038/nphoton.2013.243.
[2] I.A. Kolmychek, A.R. Pomozov, V.B. Novikov, A.P. Leontiev, K.S. Napolskii, T.V. Murzina, Anomalous birefringence and enhanced magneto-optical effects in epsilon-near-zero metamaterials based on nanorods' arrays // Optics Express, 2019, v. 27, pp. 32069–32074, DOI: 10.1364/OE.27.032069.