1. 研究目的与意义（文献综述）

介电常数和磁导率是描述物质电磁性质的基本物理参数，一般来讲，直接从自然界中发现的物质的介电常数与磁导率都大于或等于1，但通过人为的实验，可以制造出介电常数或者磁导率小于1甚至低于0的材料。这种材料一般被称为超材料。由于超材料具有特殊的介电常数和磁导率，故其电磁性质也有特殊的表现，近年来成为材料研究领域的热点。而慢光效应是指光在某些特殊材料中反常的物理现象。光是一种电磁波，其速度分为群速度和相速度，相速度一般即人们所熟知的3*10^8m/s，而群速度则是波包运动的速度，其代表着信息的传递。在真空中，相速度与群速度成一致，而在具有色散的介质中，必须区分群速度和相速度，群速度会根据介质的色散关系发生改变。故可以利用超材料特殊的电磁性质，对其导致的慢光现象进行分析研究，进而能做到调控光的群速度并进行实际的应用。

慢光效应的应用前景非常广泛，例如可以制造光纤延时器，光缓存,相位阵列激光器等产品，利用光的群速减慢甚至在特殊情况下会达到停滞，即vg=0，那么信息的传递就会停止，以此来达到存储信息的目的；也可以利用具有慢光效应的材料的特殊色散性质来制造高灵敏的传感器。慢光效应首先是在1999年被哈佛大学的课题组利用电磁感应透明技术在超冷原子中观察到，其速度为17m/s。国外在慢光方面的应用研究早在2012年已利用慢光效应制造了低温下的光开关，其研究现状大多是对特殊介质中发生慢光现象时的量子效应进行研究。所以，慢光效应的研究是一个热门领域，具有巨大的应用前景。目前国内对于慢光的研究很多都是对各种复合型结构的光子晶体中的慢光效应进行研究，并取得了不错的进展；还有相关基于等离子体超材料的理论模型研究，并由于其具有很多易于调控的参数，如等离子体中电子密度等，将会在慢光效应的实际应用中发挥重大作用。

总而言之，研究者们希望可以使光速降低到人们能够自如地追踪光子轨迹的程度，这样就可以给能够解决全光光线通信系统和网路中路由和交换问题的核心——光储存的运用带来广阔的发展前景。

2. 研究的基本内容与方案

第一步，通过查阅文献，阅读相关书籍资料等方法，学习和理解慢光效应的基本原理以及实现方法。

第二步，查阅相关文献资料，了解epsilon-near-zero超材料的相关电磁物理参数，并自己计算得出epsilon-near-zero超材料的光学特性，与其他研究成果进行对比，并进行分析。

第三步，学习使用计算软件如matlab并编写程序，计算epsilon-near-zero超材料中的慢光特性，找出其调控特性。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告。

第4-7周：了解慢光效应的基本原理。

第8-11周：计算epsilon-near-zero超材料的光学特性。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] baba,t.:slow light in photonic crystals.nat.photon.2,465–473(2008).

[2] jiang,t.,zhao,z.m.,feng,y.j.:stopping light by an air waveguide with anisotropic metamaterial cladding.opt.express 17,170–177(2009).

[3] krauss,t.f.:why do we need slow light?nat.phys.2,448–450(2008).