Abstract

A closed four-level system in atomic vapor is proposed, which is made to possess left handedness by means of the technique of quantum coherence. The method of density matrix is utilized in view of the rotating-wave approximation and the effect of local-field in dense gas. The result of the numerical simulation shows that the negative permittivity and negative permeability of the medium can be achieved simultaneously (i.e., the left handedness) in a wider frequency band under appropriate parameter conditions. Furthermore, when analyzing the dispersion property of the left-handed material, we find that the probe beam can be controlled to change from superluminal to subluminal or vice versa via changing the detuning of the probe field.

© 2010 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. V. G. Veselago, Sov. Phys. Usp. 10, 509 (1968).
  2. A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).
  3. D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).
  4. R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).
  5. A. Lakhtakia, Int. J. Electron. Commun. 58, 229 (2004).
  6. Z. M. Zhang and C. J. Fu, Appl. Phys. Lett. 80, 1097 (2002).
  7. J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2001).
  8. R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).
  9. T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).
  10. S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).
  11. A. Lakhtakia, Opt. Express 11, 716 (2003).
  12. L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).
  13. J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).
  14. G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).
  15. A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).
  16. Q. Thommen and P. Mandel, Opt. Lett. 31, 1803 (2006).
  17. J. B. Pendry, Science 306, 1353 (2004).
  18. J. Q. Shen, Phys. Lett. A 357, 54 (2006).
  19. D. McGloin, J. Phys. B 36, 2861 (2003).
  20. G. Luo and B. Hou, J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese) 30, 348 (2007).
  21. A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).
  22. J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (3rd edn.) (Wiley, New York, 2001) Chap.4, pp.159-162.
  23. D. M. Cook, The Theory of the Electromagnetic Field (Prentice-Hall, New Jersey, 1975) Chap.11.
  24. H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).
  25. S. A. Ramakrishna and J. B. Pendry, Phys. Rev. B 69, 115115 (2004).
  26. J. B. Pendry and S. A. Ramakrishna, J. Phys.: Condens. Matter 15, 6345 (2003).

2007

G. Luo and B. Hou, J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese) 30, 348 (2007).

2006

H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).

J. Q. Shen, Phys. Lett. A 357, 54 (2006).

Q. Thommen and P. Mandel, Opt. Lett. 31, 1803 (2006).

2005

A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).

2004

A. Lakhtakia, Int. J. Electron. Commun. 58, 229 (2004).

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

J. B. Pendry, Science 306, 1353 (2004).

S. A. Ramakrishna and J. B. Pendry, Phys. Rev. B 69, 115115 (2004).

L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

2003

A. Lakhtakia, Opt. Express 11, 716 (2003).

J. B. Pendry and S. A. Ramakrishna, J. Phys.: Condens. Matter 15, 6345 (2003).

D. McGloin, J. Phys. B 36, 2861 (2003).

2002

Z. M. Zhang and C. J. Fu, Appl. Phys. Lett. 80, 1097 (2002).

G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).

2001

J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2001).

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).

A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).

2000

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

1998

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

1968

V. G. Veselago, Sov. Phys. Usp. 10, 509 (1968).

Anand, S.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Basov, D. N.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

Berrier, A.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Chen, L.

L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

Dogariu, A.

A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).

Eleftheriades, G. V.

G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).

Fang, N.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

Fu, C. J.

Z. M. Zhang and C. J. Fu, Appl. Phys. Lett. 80, 1097 (2002).

Gong, S.-Q.

H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).

He, S.

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).

Holden, A. J.

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

Hou, B.

G. Luo and B. Hou, J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese) 30, 348 (2007).

Iyer, A. K.

G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).

Kivshar, Y. S.

A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).

Kremer, P. C.

G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).

Kuzmich, A.

A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).

Lakhtakia, A.

A. Lakhtakia, Int. J. Electron. Commun. 58, 229 (2004).

A. Lakhtakia, Opt. Express 11, 716 (2003).

Luo, G.

G. Luo and B. Hou, J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese) 30, 348 (2007).

Mandel, P.

McGloin, D.

D. McGloin, J. Phys. B 36, 2861 (2003).

Mulot, M.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

NematNasser, S. C.

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Nemat-Nasser, S. C.

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

Niu, Y.-P.

H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).

Padilla, W. J.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Pendry, J. B.

S. A. Ramakrishna and J. B. Pendry, Phys. Rev. B 69, 115115 (2004).

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

J. B. Pendry, Science 306, 1353 (2004).

J. B. Pendry and S. A. Ramakrishna, J. Phys.: Condens. Matter 15, 6345 (2003).

J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2001).

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

Qiu, M.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Ramakrishna, S. A.

S. A. Ramakrishna and J. B. Pendry, Phys. Rev. B 69, 115115 (2004).

J. B. Pendry and S. A. Ramakrishna, J. Phys.: Condens. Matter 15, 6345 (2003).

Robbins, D. J.

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

Ruan, Z.

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

Schultz, S.

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Shadrivov, I. V.

A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).

Shelby, R. A.

R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

Shen, J.

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

Shen, J. Q.

J. Q. Shen, Phys. Lett. A 357, 54 (2006).

Shen, L.

L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).

Smith, D. R.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Stewart, W. J.

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

Swillo, M.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Talneau, A.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Thommen, Q.

Thyl'en, L.

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Veselago, V. G.

V. G. Veselago, Sov. Phys. Usp. 10, 509 (1968).

Vier, D. C.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Wang, L. J.

A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).

Yen, T. Y.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

Zhang, H.-J.

H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).

Zhang, X.

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

Zhang, Z. M.

Z. M. Zhang and C. J. Fu, Appl. Phys. Lett. 80, 1097 (2002).

Zharov, A. A.

A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).

Appl. Phys. Lett.

Z. M. Zhang and C. J. Fu, Appl. Phys. Lett. 80, 1097 (2002).

R. A. Shelby, D. R. Smith, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Appl. Phys. Lett. 78, 489 (2001).

Chin. Phys. Lett.

H.-J. Zhang, S.-Q. Gong, and Y.-P. Niu, Chin. Phys. Lett. 23, 1769 (2006).

IEEE Trans. Microwave Theory Tech.

G. V. Eleftheriades, A. K. Iyer, and P. C. Kremer, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 50, 2702 (2002).

Int. J. Electron. Commun.

A. Lakhtakia, Int. J. Electron. Commun. 58, 229 (2004).

J. Appl. Phys.

A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, J. Appl. Phys. 97, 113906 (2005).

J. Phys. B

D. McGloin, J. Phys. B 36, 2861 (2003).

J. Phys. Condens. Matter

J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, J. Phys. Condens. Matter 10, 4785 (1998).

J. Phys.: Condens. Matter

J. B. Pendry and S. A. Ramakrishna, J. Phys.: Condens. Matter 15, 6345 (2003).

J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese)

G. Luo and B. Hou, J. Sichuan Normal Univ. (in Chinese) 30, 348 (2007).

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Lett. A

J. Q. Shen, Phys. Lett. A 357, 54 (2006).

Phys. Rev. A

A. Dogariu, A. Kuzmich, and L. J. Wang, Phys. Rev. A 63, 053806 (2001).

Phys. Rev. B

S. A. Ramakrishna and J. B. Pendry, Phys. Rev. B 69, 115115 (2004).

S. He, Z. Ruan, L. Chen, and J. Shen, Phys. Rev. B 70, 115113 (2004).

Phys. Rev. Lett.

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. NematNasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2001).

A. Berrier, M. Mulot, M. Swillo, M. Qiu, L. Thyl'en, A. Talneau, and S. Anand, Phys. Rev. Lett. 93, 073902 (2004).

Rev. Lett.

L. Chen, S. He, and L. Shen, Phys, Rev. Lett. 92, 107404 (2004).

Science

T. Y. Yen, W. J. Padilla, N. Fang, D. C. Vier, D. R. Smith, J. B. Pendry, D. N. Basov, and X. Zhang, Science 303, 5663 (2004).

R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Science 292, 5514 (2001).

J. B. Pendry, Science 306, 1353 (2004).

Sov. Phys. Usp.

V. G. Veselago, Sov. Phys. Usp. 10, 509 (1968).

Other

J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (3rd edn.) (Wiley, New York, 2001) Chap.4, pp.159-162.

D. M. Cook, The Theory of the Electromagnetic Field (Prentice-Hall, New Jersey, 1975) Chap.11.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.