비허미시안 축퇴에서 가능해진 한 방향으로의 완전한 편광 전환

Abstract

비허미시안 시스템의 특징은 고유값이 축퇴되고 심지어 고유상태가 병합되는 특이점 (Exceptional Point)이 존재한다는 것이다. 이 특이점에서는 고유공간의 축소로인해 일반적이지 않은 현상들이 발생하며 이로인해 다양한 시스템에서 특이점을 구현하고자 하는 연구가 진행되어왔다. 특히, 특이점은 이득과 손실 값의 균형을 통해 구현되기에, 해당 값들을 쉽게 조절할 수 있는 광학 시스템은 많은 관심을 받아왔다. 광학에서의 최근 연구들은 특이점에서의 편광 고유공간의 축소를 보여왔다. 여기서, 우리는 더 나아가 특이점에서 이득물질이 통합된 메타표면을 통해 한 방향으로의 완전한 편광 전환을 제안하고자 한다. 한 방향으로의 완전한 편광 전환을 위해선 고유투과값이 0이 되어야하며 단 하나의 고유편광 상태를 가져야하므로 이득물질 사용의 필요성이 정당화 될 수 있다. 우리는 한 방향으로의 완전한 편광 전환을 검증하기위해 시간 결합 모드 이론을 사용하여 메타표면을 투과하는 원편광의 투과행렬을 모델링 했고, 이를 유한요소법을 사용한 수치 시뮬레이션을 통해 확인하였다.