المحاكاة، تصنيع وتوصيف امتصاص Metamaterial THz
Summary
هذا البروتوكول يحدد محاكاة وتصنيع وتوصيف امتصاص metamaterial THz. امتصاص مثل هذه عندما يقترن مع جهاز استشعار مناسبة، لها تطبيقات في مجال التصوير الطيفي وTHz.
Abstract
يتعلق بما وارء (MM)، وقد تم تصميم المواد الاصطناعية إلى أن الخصائص التي قد لا يمكن العثور عليها في الطبيعة، استكشاف نطاق واسع منذ أول مظاهرة النظرية التجريبية 1 و 2 من خصائص فريدة من نوعها. يمكن تقديم رد الطبيون الكهرومغناطيسية يمكن السيطرة عليها إلى حد كبير، وحتى الآن أثبتت في كل مجموعة الطيفية ذات الصلة بما في ذلك تكنولوجيا ال 3 البصرية، بالقرب IR 4، منتصف IR 5، THz 6، مم الموجة 7، 8 و ميكروويف نطاقات الإذاعة 9. وتشمل التطبيقات العدسات الكمال 10، وأجهزة الاستشعار 11، الاتصالات السلكية واللاسلكية 12، 13 و عباءات الخفي مرشحات 14،15. وقد وضعنا مؤخرا فرقة واحدة 16، الفرقة المزدوج 17 و 18 أجهزة النطاق العريض THz امتصاص قادرة على امتصاص metamaterial أكبر من 80٪ في ذروة الرنين. مفهوم امتصاص MM هو especiallالمهم Y على ترددات THz حيث أنه من الصعب العثور على وتيرة قوية امتصاص انتقائي THz 19. لدينا في امتصاص MM يتم امتصاص الإشعاع في THz بسمك ~ λ/20، والتغلب على قيود سمك التقليدية امتصاص طول موجة الربع. امتصاص MM تقديم أنفسهم بشكل طبيعي إلى تطبيقات الكشف THz، مثل أجهزة الاستشعار الحرارية، وإذا متكاملة مع مصادر THz مناسبة (مثل QCLs)، يمكن أن يؤدي إلى التعاقد والتكلفة وحساسة للغاية منخفضة، في الوقت الحقيقي THz نظم التصوير.
Introduction
هذا البروتوكول يصف محاكاة وتصنيع وتوصيف الفرقة واحد وامتصاص النطاق العريض MM THz. الجهاز، كما هو موضح في الشكل 1، وتتألف من معدن الصليب وطبقة عازلة على رأس معدن الطائرة على الأرض. هيكل على شكل صليب مثال على حلقة الكهربائية مرنان (ERR) 20،21 والأزواج بقوة لمجالات كهربائية موحدة، ولكن تكاد لا تذكر لمجال مغناطيسي. من إقران ERR مع الارض الطائرة، المكون المغناطيسي للحادث THz موجة يدفع الحالية في أقسام ERR التي هي موازية لاتجاه المجال-E. ويمكن بعد ذلك استجابة الكهربائية والمغناطيسية ضبطها بشكل مستقل ومقاومة للهيكل تتناسب مع المساحة الحرة من خلال تغيير الشكل الهندسي للERR والمسافة بين عنصري المعدنية. كما هو مبين في الشكل 1 (د)، والتماثل للنتائج هيكل في امتصاص رد الاستقطاب حساسة.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا البروتوكول يصف محاكاة وتصنيع وتوصيف امتصاص metamaterial THz. فمن الضروري مثل الطول الموجي هياكل فرعية هي محاكاة بدقة قبل وتلتزم أي جهد لإجراءات تصنيع مكلفة. Lumerical المحاكاة FDTD تقديم معلومات عن ليس فقط امتصاص الطيف MM ولكن أيضا مكان الامتصاص، والمعرفة الضرورية للمساعدة عل?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم هذا العمل من الهندسة والعلوم الفيزيائية بحوث عدد يمنح المجلس EP/I017461/1. ونود أيضا أن نعترف بمساهمة الذي تضطلع به الجهاز الفني للمركز Nanofabrication جيمس وات.
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).
