中國科學院光電技術研究所薄膜技術研究室在從事先進鍍膜技術研究的同時,積極探索新穎薄膜體系中的光束傳播特征，在利用負折射率材料調控光子塔姆態的以及光子的安德森定域方向取得了一系列進展，相關結果發表在光學期刊《Optics Express》上，論文第一作者為光電所在職博士研究生、助理研究員柳存定。 

　　負折射率材料是由人工制備的的具有新穎光學性質的材料，這種材料同時具有負的介電常數和磁導率，光從常規材料(正折射率介質)入射到負折射介質的界面時將發生負折射現象，折射光線與入射光線在界面法線的同側。負折射介質改變了對光波傳播的傳統認識。負折射介質由于其獨特新穎的物理性質和誘人的應用前景而獲得了國際學術界的廣泛關注，近年來負折射率材料加工制備技術獲得了極大的進展，研究負折射率材料對光學薄膜性質的影響對未來加工特殊光學薄膜器件具有重要的意義。 

　　首先，研究人員將負折射率材料引入金屬-反射膜結構中，發現負折射率材料調制金屬-反射膜界面上的光學Tamm態色散關系，產生具有負的群速度的光學激子，這種具有負的群速度的光學激子在信息傳輸等領域有著重要的引用。研究人員進一步調整負折射率材料薄膜的厚度（圖一），發現負的群速度光子激子產生條件和光的能量傳播方向以及平均能量密度密切相關，只有當光的能量傳播方向和體系的平均能量密度相反時，負的光束傳播群速度才會出現。 

　　研究人員進一步開展了負折射率膜層中折射率無序影響光學薄膜體系中光子的傳輸特征的研究，他們通過選擇正負折射率材料使光子的傳輸在無序缺失的情況下完全透明,然后在體系中引入折射率無序，研究了光子晶體、光子準晶等不同結構中光子的定域特征。研究發現，在當多層薄膜體系中的折射率平均值為零時，在折射率無序體系中出現反常Anderson 定域，其定域長度的度規參數和薄膜的結構密切相關，如圖二所示。該研究對改善光學薄膜體系中光束傳播性能具有重要作用，在太陽能電池等領域有著潛在應用，研究成果發表在Optics Express專欄中。 

　　圖一：不同厚度的負折射率薄膜對應的光學Tamm態的色散特征 

　　圖二：不同結構的薄膜中光子Anderson定域的度規關系