弯曲光束来设计和改进光学器件

彩虹是光线在进出水滴时弯曲或折射而形成的。光的弯曲程度取决于光的颜色，从而白光被分离成美丽的光谱。折射率是光学工程师用来控制光的工具之一，它描述了光与物质之间的相互作用。

最近，折射率消失的材料在科学和工程界引起了极大的兴趣。这些材料被称为epsilon near zero（ENZ，ε接近零）材料，在小物体成像、探测目标分子（如爆炸物、有毒化学物质、污染物）的微小浓度以及实现新一代光学器件和电路方面显示出巨大的应用前景。

圣母大学的一个研究小组与德克萨斯大学奥斯汀分校、康奈尔大学和麻省大学洛厄尔分校的研究人员合作，展示了ENZ材料的光学特性是如何被设计来改进光学器件的。他们的工作使用了许多在工业上用于高功率电子器件的相同材料，有一天可以将这种新颖的光学行为集成到光学器件中。

光学设备产生、操纵或测量电磁辐射光，包括可见光和不可见光。眼镜和相机镜头、显微镜和望远镜、激光器、发光二极管和太阳能电池都是常用光学设备的例子，这些设备已经被开发出来帮助人们看到和感知世界。每种设备都以不同的方式利用了折射率这一特性。

研究小组在最近发表在《光学快报Optics Express》上的一篇论文中分享了研究结果。

“许多分子在中红外光谱区有振动模式，这些振动可以用来检测它们，”电气工程博士生、论文主要作者Irfan Khan说，“我们使用ENZ材料耦合到一种特殊的光学模式，称为Berreman模式，在目前工业上使用的半导体材料中设计特定的光学响应。”

电气工程副教授兼项目负责人安东尼•霍夫曼（Anthony Hoffman）表示，利用半导体材料设计这些新型光学模式是将ENZ材料融入未来光学器件和电路的关键一步。

ENZ材料易于获得，制造简单，在很小的规模上运行良好，这也使其成为各种应用的理想材料。

原文链接：https://phys.org/news/2020-11-optical-devices-circuits.html