Letter 材料：損失のない能動負屈折率光メタ材料 2010年8月5日 Nature 466, 7307 doi: 10.1038/nature09278 最近登場したメタ材料と変換光学の分野は、不可視性、ディープサブ波長分解能での光学撮像、情報処理をずっと高速化できるナノフォトニクスなどの興味深い応用が期待されている。ナノ構造金属–誘電体複合材料を用いれば負屈折率光メタ材料（NIM）を作製できる可能性が、過去数年間の集中的な基礎および応用研究のきっかけとなった。しかし、NIM応用のすべてにおいて、その性能は金属に特有な強いエネルギー散逸によって著しく制限され、特に近赤外・可視波長領域においてそれが著しい。損失は概して、提案されている用途にとっては桁違いの大きさで、設計最適化による損失の低減は達成不可能なようにみえる。この問題に対処する方法の1つは、NIM設計に利得媒質を取り入れることである。しかし、低損失のNIMが実現できるかどうかは、理論レベルでの論議にとどまっていた。今回我々は、メタ材料の1つの高局所場領域への利得材料の組み込みにより、極端に損失の低い能動光NIMが作製できることを実験的に実証する。損失によって制限されていた、デバイスの当初の負屈折率および性能指数（FOM）は、722〜738 nmの可視波長領域で損失補償によって大幅に改善された。この領域では、NIMは能動的になり、透過と反射の光強度の和が入射光の強度を超える。波長737 nmでは、負屈折率は−0.66から−1.017に改善され、FOMは1から26に増加している。738 nmでは、FOMは、巨視的に大きい106のオーダーになると予想される。この研究は、金属成分の固有損失に制限されない負屈折率光メタ材料作製の可能性を実証したものである。 Full Text PDF 目次へ戻る
