少层各向异性超表面中的双曲混合波与光学拓扑转变

本文对不同少层各向异性超表面所支持的 TM-TE 混合偏振表面电磁波进行了全面分析。我们发展了适用于任意各向异性二维层的广义 4$\times$4 T 矩阵形式体系，并由此推导出表面波色散与散射系数的一般关系。利用该形式体系与有效电导率方法，研究了多种混合单轴超表面中表面波的色散与等频轮廓（IFC）拓扑。我们预测了等离激元-激子杂化体中的双曲等离激元-激子极化激元，以及单轴等离激元双层中在面外与面内方向均强受限的双曲声波。在金属膜上的等离激元单轴超表面中，预测了具有负群速度的椭圆与双曲反向表面波，并揭示了混合表面波椭圆与双曲 IFC 中的额外拓扑转变。我们提出将超薄扭曲单轴等离激元双层作为 IFC 拓扑转变对层间扭曲高度敏感的系统。所发展的形式体系可成为计算基于具有面内各向异性的二维材料的多功能少层超表面或范德瓦耳斯异质结构的实用工具，其中必须考虑 TM-TE 偏振混合。所预测效应可能为平面光学技术的发展与应用开辟新视野。