Моделирование, изготовление и характеристика ТГц метаматериала Амортизаторы
Summary
Этот протокол описывает моделирования, изготовления и характеристики ТГц метаматериала амортизаторов. Такие амортизаторы, в сочетании с соответствующим датчиком, применение в ТГц изображений и спектроскопии.
Abstract
Метаматериалы (MM), искусственные материалы разработаны, чтобы иметь свойства, которые не могут быть найдены в природе, были широко изучены, так как первая теоретическая 1 и экспериментальная демонстрация 2 их уникальные свойства. ММ может обеспечить высокую управляемый электромагнитный отклик, и на сегодняшний день были продемонстрированы в каждом технологически соответствующих спектральном диапазоне, включая оптический 3, ближней ИК-4, ИК середине 5, ТГц 6, миллиметровых волн 7, 8 и микроволновые радио 9 полос. Приложения включают идеальной линзы 10, датчики 11, телекоммуникаций 12, плащи невидимости 13 и фильтров 14,15. Недавно мы разработали одну полосу 16, двухдиапазонный 17 и 18 широкополосного ТГц метаматериала устройства поглотителя способны более 80% поглощения на резонансный пик. Концепция М. поглотителя EspeciallУ важным на ТГц частотах, где трудно найти сильных частотно-селективных ТГц амортизаторы 19. В нашем MM поглотителя терагерцового излучения поглощается в толщину ~ λ/20, преодолевая толщины ограничение традиционных амортизаторов длины волны квартала. MM амортизаторы естественно поддаются обнаружению ТГц приложений, таких как термодатчики, и если интегрирована с подходящими источниками ТГц (например, ЛКК), может привести к компактной, высокой чувствительностью, низкой стоимостью, в режиме реального времени ТГц системы визуализации.
Introduction
Этот протокол описывает моделирования, изготовления и характеристик одну полосу и широкополосные поглотители ТГц ММ. Устройство, показанное на рисунке 1, состоит из поперечных металлических и диэлектрических слоев на верхней плоскости земли металл. Крестообразные структуры является примером электрических кольцевой резонатор (ERR) 20,21 и пары сильно однородное электрическое поле, но ничтожно в магнитном поле. По спаривания ERR с землей самолет, магнитная составляющая падающей волны ТГц индуцирует ток в разделах ERR, что параллельно направлению E-поля. Электрического и магнитного отклика может быть настроен независимо друг от друга и импеданс структуры соответствуют свободного пространства путем изменения геометрии ERR и расстояние между двумя металлическими элементами. Как показано на рисунке 1 (г), симметрия структуры приводит к поляризации нечувствительны ответ поглощения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот протокол описывает моделирования, изготовления и характеристики ТГц метаматериала амортизаторов. Важно, такие югу от длины волны структуры точно моделируется перед любым усилием стремится к дорогостоящим процедурам изготовления. Lumerical FDTD моделирования предоставлять информаци?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа поддерживается инженерным и физическим научным исследованиям Совета грант № EP/I017461/1. Мы также хотели бы отметить вклад сыграл технический персонал Nanofabrication центра Вт Джеймс.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
| Lumerical FDTD | Lumerical | ||
| Silicon wafer | IDB technologies | Single sided polished | |
| Plassys 450 MEB evaporator | Plassys Bestek | ||
| VM651 Primer | Dupont | ||
| PI2545 | Dupont | ||
| Methyl Isobutyl Ketone | Sigma-Aldrich | ||
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | ||
| Plasmaprep5 barrel Asher | Gala Instrumente | ||
| VB6 UHR EWF electron beam writer | Vistec | ||
| Tanner L-Edit | Tanner Inc. | ||
| Layout Beamer | GenISys Inc. | ||
| Polymethyl methacrylate (PMMA) | Sigma-Aldrich | 293261 Sigma-Aldrich | |
| IFV 66v/s FTIR | Bruker | ||
| Pike 30spec reflection unit | Pike Technologies | ||
| Hg arc lamp | Bruker | ||
| Au mirror | Thor Labs | PF05-03-M01 | |
| Leica INM20 Optical Microscope | Leica microsystems | ||
| 6 mm Mylar Beamsplitter | Bruker |
References
- Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. IEEE Trans. Microw. Theory. 47, 2075-2084 (1999).
- Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. IEEE Microw Theory. 47, 2075-2084 (1999).
- Smith, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat-Nasser, S. C., Schultz, S. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity. Phys. Rev. Lett. 84, 4184-4187 (2000).
- Dolling, G., Wegener, M., Linden, S. Realization of a three-functional-layer negative-index photonic metamaterial. Opt. Lett. 32, 551-553 (2007).
- Zhang, S., et al. Experimental demonstration of near-infrared negative-index metamaterials. Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).
- Linden, S., et al. Magnetic response of metamaterials at 100 terahertz. Science. 306, 1351-1353 (2004).
- Landy, N. I., et al. Design, theory, and measurement of a polarization-insensitive absorber for terahertz imaging. Phys. Rev. B. 79, 125104-12 (2009).
- Gokkavas, M., et al. Experimental demonstration of a left-handed metamaterial operating at 100 GHz. Phys. Rev. B. 73, 193103 (2006).
- Smith, D. R., Kroll, N. Negative refractive index in left-handed materials. Phys. Rev. Lett. 85, 2933-2936 (2000).
- Wiltshire, M. C. K., et al. Microstructured magnetic materials for RF flux guides in magnetic resonance imaging. Science. 291, 849-851 (2001).
- Pendry, J. B. Negative refraction makes a perfect lens. Phys. Rev. Lett. 85, 3966-3969 (2000).
- Kabashin, A. V., et al. Plasmonic nanorod metamaterials for biosensing. Nat. Mater. 8, 867-871 (2009).
- Dolling, G., Enkrich, C., Wegener, M., Soukoulis, C. M., Linden, S. Low-loss negative-index metamaterial at telecommunication wavelengths. Opt. Lett. 31, 1800-1802 (2006).
- Schurig, D., et al. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies. Science. 314, 977-980 (2006).
- Chen, H. T., et al. Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials. Nat. Photonics. 2, 295-298 (2008).
- Ma, Y., Khalid, A., Saha, S. C., Grant, J. P., Cumming, D. R. S. THz band pass filter on plastic substrates and its application on biological sensing. IEEE Photonics Society Winter Topicals Meeting Series. , 50-51 (2010).
- Grant, J., et al. Polarization insensitive terahertz metamaterial absorber. Opt. Lett. 36, 1524-1526 (2011).
- Ma, Y., et al. A terahertz polarization insensitive dual band metamaterial absorber. Opt. Lett. 36, 945-947 (2011).
- Grant, J., Ma, Y., Saha, S., Khalid, A., Cumming, D. R. S. Polarization insensitive, broadband terahertz metamaterial absorber. Opt. Lett. 36, 3476-3478 (2011).
- Tonouchi, M. Cutting-edge terahertz technology. Nat. Photon. 1, 97-105 (2007).
- D. Schurig, J. J. M., Justice, B. J., Cummer, S. A., Pendry, J. B., Starr, A. F., Smith, D. R. Microwave Cloaking Realized. Science. 314, 889 (2006).
- Padilla, W. J., et al. Electrically resonant terahertz metamaterials: Theoretical and experimental investigations. Phys. Rev. B. 75, 041102 (2007).
- Smith, D. R., Vier, D. C., Koschny, T., Soukoulis, C. M. Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials. Phys. Rev. E. 71, (2005).
- Landy, N. I., Sajuyigbe, S., Mock, J. J., Smith, D. R., Padilla, W. J. Perfect metamaterial absorber. Phys. Rev. Lett. 100, 207402 (2008).
- Hao, J. M., et al. High performance optical absorber based on a plasmonic metamaterial. Appl. Phys. Lett. 96, 251104 (2010).
- Chen, H. T. Interference theory of metamaterial perfect absorbers. Opt. Express. 20, 7165-7172 (2012).
- Lee, A. W. M., Hu, Q. Real-time, continuous-wave terahertz imaging by use of a microbolometer focal-plane array. Optics Letters. 30, 2563-2565 (2005).
- Thermo Nicolet Corporation. . An Introduction to Fourier Transform Infared Spectroscopy. , (2001).
