Fundamental limits to the refractive index of transparent optical\n materials

折射率 超材料 光学 谐振器 宽带 色散关系 材料科学 带宽(计算) 色散(光学) 纳米光子学 光电子学 测距 光子超材料 物理 电信 计算机科学
作者
Hyungki Shim,Francesco Monticone,Owen D. Miller
出处
期刊:Cornell University - arXiv [Cornell University]
被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2103.15697
摘要

Increasing the refractive index available for optical and nanophotonic\nsystems opens new vistas for design: for applications ranging from broadband\nmetalenses to ultrathin photovoltaics to high-quality-factor resonators, higher\nindex directly leads to better devices with greater functionality. Although\nstandard transparent materials have been limited to refractive indices smaller\nthan 3 in the visible, recent metamaterials designs have achieved refractive\nindices above 5, accompanied by high losses, and near the phase transition of a\nferroelectric perovskite a broadband index above 26 has been claimed. In this\nwork, we derive fundamental limits to the refractive index of any material,\ngiven only the underlying electron density and either the maximum allowable\ndispersion or the minimum bandwidth of interest. The Kramers--Kronig relations\nprovide a representation for any passive (and thereby causal) material, and a\nwell-known sum rule constrains the possible distribution of oscillator\nstrengths. In the realm of small to modest dispersion, our bounds are closely\napproached and not surpassed by a wide range of natural materials, showing that\nnature has already nearly reached a Pareto frontier for refractive index and\ndispersion. Surprisingly, our bound shows a cube-root dependence on electron\ndensity, meaning that a refractive index of 26 over all visible frequencies is\nlikely impossible. Conversely, for narrow-bandwidth applications, nature does\nnot provide the highly dispersive, high-index materials that our bounds suggest\nshould be possible. We use the theory of composites to identify metal-based\nmetamaterials that can exhibit small losses and sizeable increases in\nrefractive index over the current best materials.\n
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
bai完成签到 ,获得积分10
1秒前
完美的吃鱼完成签到,获得积分10
1秒前
lzp完成签到 ,获得积分10
3秒前
小芽完成签到 ,获得积分10
3秒前
陆陆完成签到 ,获得积分10
3秒前
等待断秋完成签到,获得积分10
4秒前
Iris完成签到,获得积分10
4秒前
二重音完成签到,获得积分10
5秒前
蜀山刀客完成签到,获得积分10
5秒前
核桃的应助被Hutron采纳,获得30
5秒前
zhangyanan完成签到,获得积分10
5秒前
王祈瑾完成签到,获得积分10
5秒前
高山流水完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
O_0完成签到 ,获得积分10
7秒前
lz完成签到,获得积分10
7秒前
10秒前
yolo完成签到,获得积分10
10秒前
雪白的龙猫完成签到 ,获得积分10
10秒前
Xu_W卜完成签到,获得积分10
10秒前
jyy的应助被wqdoctor采纳,获得30
12秒前
phymatstone完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
KalEl发布了新的文献求助10
13秒前
hcg完成签到,获得积分10
13秒前
超级苹果完成签到 ,获得积分10
13秒前
拾个勤天完成签到,获得积分10
14秒前
文静易形完成签到 ,获得积分20
15秒前
丘比特的应助被qq采纳,获得10
16秒前
ttttt完成签到 ,获得积分10
16秒前
502s完成签到,获得积分10
17秒前
Qw完成签到 ,获得积分10
17秒前
木染完成签到,获得积分10
18秒前
自来也完成签到,获得积分10
19秒前
hotpig460完成签到,获得积分10
21秒前
地动完成签到 ,获得积分10
21秒前
day_on完成签到,获得积分10
21秒前
殷勤的紫槐发布了新的文献求助200
22秒前
疯狂的绝山完成签到 ,获得积分10
22秒前
雪霏完成签到 ,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8115661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9521517
关于积分的说明 21533979
捐赠科研通 7693831
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3413595
关于科研通互助平台的介绍 2539944
邀请新用户注册赠送积分活动 2453622