Name: simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers
Uploaded: 2012-12-27T13:00:00
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Este trabalho é apoiado pela Engenharia e Ciências Físicas Research Council número de concessão EP/I017461/1. Gostaríamos também de agradecer a contribuição jogado pela equipe técnica do Centro de Nanofabricação James Watt.

<p class="jove_title"&gt; 1. Simulação de um único absorvente Banda THz Metamaterial</p&gt;<p class="jove_content"&gt; Uma visão 3D da simulação de set-up é mostrado na<strong&gt; Figura 2</strong&gt;.</p&gt;<ol&gt;<li&gt; Lumerical FDTD é utilizada para optimizar as características de reflexão, transmissão e absorção do absorvente metamaterial THz. Todas as unidades são dadas em um.</li&gt;<li&gt; Definir o THz poliimida propriedades do material pela esquerda clicando<em&gt; Materiais, adicione (n, k) material</em&gt; E introduzi...

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	<li>Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetism+from+conductors+and+enhanced+nonlinear+phenomena.">Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena.</a> IEEE Trans. Microw. Theory. 47, 2075-2084 (1999).</li><li>Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J., Stewart, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetism+from+conductors+and+enhanced+nonlinear+phenomena.">Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena.</a> IEEE Microw Theory. 47, 2075-2084 (1999).</li><li>Smith, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat-Nasser, S. C., Schultz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+medium+with+simultaneously+negative+permeability+and+permittivity.">Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity.</a> Phys. Rev. Lett. 84, 4184-4187 (2000).</li><li>Dolling, G., Wegener, M., Linden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+three-functional-layer+negative-index+photonic+metamaterial.">Realization of a three-functional-layer negative-index photonic metamaterial.</a> Opt. Lett. 32, 551-553 (2007).</li><li>Zhang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+near-infrared+negative-index+metamaterials.">Experimental demonstration of near-infrared negative-index metamaterials.</a> Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).</li><li>Linden, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+response+of+metamaterials+at+100+terahertz.">Magnetic response of metamaterials at 100 terahertz.</a> Science. 306, 1351-1353 (2004).</li><li>Landy, N. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+theory,+and+measurement+of+a+polarization-insensitive+absorber+for+terahertz+imaging.">Design, theory, and measurement of a polarization-insensitive absorber for terahertz imaging.</a> Phys. Rev. B. 79, 125104-12 (2009).</li><li>Gokkavas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+a+left-handed+metamaterial+operating+at+100+GHz.">Experimental demonstration of a left-handed metamaterial operating at 100 GHz.</a> Phys. Rev. B. 73, 193103 (2006).</li><li>Smith, D. R., Kroll, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+refractive+index+in+left-handed+materials.">Negative refractive index in left-handed materials.</a> Phys. Rev. Lett. 85, 2933-2936 (2000).</li><li>Wiltshire, M. C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructured+magnetic+materials+for+RF+flux+guides+in+magnetic+resonance+imaging.">Microstructured magnetic materials for RF flux guides in magnetic resonance imaging.</a> Science. 291, 849-851 (2001).</li><li>Pendry, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+refraction+makes+a+perfect+lens.">Negative refraction makes a perfect lens.</a> Phys. Rev. Lett. 85, 3966-3969 (2000).</li><li>Kabashin, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+nanorod+metamaterials+for+biosensing.">Plasmonic nanorod metamaterials for biosensing.</a> Nat. Mater. 8, 867-871 (2009).</li><li>Dolling, G., Enkrich, C., Wegener, M., Soukoulis, C. M., Linden, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-loss+negative-index+metamaterial+at+telecommunication+wavelengths.">Low-loss negative-index metamaterial at telecommunication wavelengths.</a> Opt. Lett. 31, 1800-1802 (2006).</li><li>Schurig, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterial+electromagnetic+cloak+at+microwave+frequencies.">Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li><li>Chen, H. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+demonstration+of+frequency-agile+terahertz+metamaterials.">Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials.</a> Nat. Photonics. 2, 295-298 (2008).</li><li>Ma, Y., Khalid, A., Saha, S. C., Grant, J. P., Cumming, D. R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=THz+band+pass+filter+on+plastic+substrates+and+its+application+on+biological+sensing.">THz band pass filter on plastic substrates and its application on biological sensing.</a> IEEE Photonics Society Winter Topicals Meeting Series. , 50-51 (2010).</li><li>Grant, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization+insensitive+terahertz+metamaterial+absorber.">Polarization insensitive terahertz metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 1524-1526 (2011).</li><li>Ma, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+terahertz+polarization+insensitive+dual+band+metamaterial+absorber.">A terahertz polarization insensitive dual band metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 945-947 (2011).</li><li>Grant, J., Ma, Y., Saha, S., Khalid, A., Cumming, D. R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization+insensitive,+broadband+terahertz+metamaterial+absorber.">Polarization insensitive, broadband terahertz metamaterial absorber.</a> Opt. Lett. 36, 3476-3478 (2011).</li><li>Tonouchi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutting-edge+terahertz+technology.">Cutting-edge terahertz technology.</a> Nat. Photon. 1, 97-105 (2007).</li><li>D. Schurig, J. J. M., Justice, B. J., Cummer, S. A., Pendry, J. B., Starr, A. F., Smith, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+Cloaking+Realized.">Microwave Cloaking Realized.</a> Science. 314, 889 (2006).</li><li>Padilla, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrically+resonant+terahertz+metamaterials:+Theoretical+and+experimental+investigations.">Electrically resonant terahertz metamaterials: Theoretical and experimental investigations.</a> Phys. Rev. B. 75, 041102 (2007).</li><li>Smith, D. R., Vier, D. C., Koschny, T., Soukoulis, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+parameter+retrieval+from+inhomogeneous+metamaterials.">Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials.</a> Phys. Rev. E. 71, (2005).</li><li>Landy, N. I., Sajuyigbe, S., Mock, J. J., Smith, D. R., Padilla, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfect+metamaterial+absorber.">Perfect metamaterial absorber.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 207402 (2008).</li><li>Hao, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+performance+optical+absorber+based+on+a+plasmonic+metamaterial.">High performance optical absorber based on a plasmonic metamaterial.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 251104 (2010).</li><li>Chen, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+theory+of+metamaterial+perfect+absorbers.">Interference theory of metamaterial perfect absorbers.</a> Opt. Express. 20, 7165-7172 (2012).</li><li>Lee, A. W. M., Hu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time,+continuous-wave+terahertz+imaging+by+use+of+a+microbolometer+focal-plane+array.">Real-time, continuous-wave terahertz imaging by use of a microbolometer focal-plane array.</a> Optics Letters. 30, 2563-2565 (2005).</li><li>Thermo Nicolet Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Fourier Transform Infared Spectroscopy. , (2001).</li></ol>

Este protocolo descreve a simulação, fabricação e caracterização de absorvedores metamaterial THz. É essenciais tais sub-comprimento de onda estruturas são simuladas com precisão antes de qualquer esforço está empenhada em procedimentos de fabricação caros. Lumerical simulações FDTD fornecer informações não só sobre o espectro de absorção de MM, mas também o local da absorção, o conhecimento essencial para auxiliar a colocação de um transdutor e de obter a resposta máxima. Além disso, o algor...

Este protocolo descreve a simulação, fabricação e caracterização de banda única e absorvedores de banda larga MM THz. O dispositivo, mostrado na Figura 1, consiste de uma cruz de metal e uma camada dieléctrica no topo de uma placa de massa de metal. A estrutura em forma de cruz é um exemplo de um anel eléctrico ressonador (ERR) 20,21 e casais fortemente a campos eléctricos uniformes, mas de forma insignificante a um campo magnético. Por emparelhamento a ERR com um plano de massa, o componente magnético da onda incidente THz induz uma corrente nas secções do ERR, que são paralelas à direcção do campo E. A resposta eléctrico e magnético pode então ser ajustado de forma independente e a impedância da estrutura correspondente ao espaço livre através da variação da geometria do ERR e que a distância entre os dois elementos metálicos. Como mostrado na Figura 1 (d), a simetria das estrutura resulta uma resposta absorção polarização insensível.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente / Material </td><td> Companhia </td><td> Número de Catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> Lumerical FDTD </td><td> Lumerical </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Pastilha de silício </td><td> BID tecnologias </td><td></td><td> Uma face polida </td></tr><tr><td> Plassys 450 MEB evaporador </td><td> Plassys Bestek </td><td></td><td></td></tr><tr><td> VM651 Primer </td><td> Dupont </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PI2545 </td><td> Dupont </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Metil isobutil cetona </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isopropanol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Plasmaprep5 barril Asher </td><td> Gala Instrumente </td><td></td><td></td></tr><tr><td> VB6 UHR EWF elétron escritor feixe </td><td> Vistec </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tanner L-Edit </td><td> Tanner Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Beamer layout </td><td> Genisys Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Polimetilmetacrilato (PMMA) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 293261 Sigma-Aldrich </td><td></td></tr><tr><td> IFV 66V / s FTIR </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Pike unidade reflexão 30spec </td><td> Pike Technologies </td><td> &lt;/ Td&gt; <td></td></tr><tr><td> Hg arco da lâmpada </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Au espelho </td><td> Thor Labs </td><td> PF05-03-M01 </td><td></td></tr><tr><td> Leica INM20 Microscópio Óptico </td><td> Leica Microsystems </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Refletor 6 milímetros Mylar </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers

Metamateriais (MM), os materiais artificiais modificados para ter propriedades que não podem ser encontrados na natureza, têm sido amplamente explorados desde a primeira demonstração de uma teórica e experimental 2 às suas propriedades únicas. MMS pode dar uma resposta eletromagnética altamente controlável, e até à data tem sido demonstrado em cada faixa espectral tecnologicamente relevantes, incluindo o 3 óptico, perto IR 4, meados IR 5, 6 THz, mm-wave 7, 8 e microondas de rádio 9 bandas. As aplicações incluem lentes perfeitas 10, sensores de 11, telecomunicações 12, 13 mantos da invisibilidade e filtros 14,15. Desenvolvemos recentemente única banda 16, 17 e de banda dupla de banda larga 18 THz dispositivos absorvedores metamaterial capazes de absorção superior a 80% no pico de ressonância. O conceito de um absorvedor de MM é especially importante nas freqüências de THz, onde é difícil encontrar fortes freqüência seletiva amortecedores THz 19. No nosso MM absorvedor da radiação THz é absorvido por uma espessura de ~ λ/20, superando as limitações da espessura de absorventes de comprimento de onda tradicionais trimestre. Absorvedores MM naturalmente se prestam a aplicações de detecção de THz, tais como sensores térmicos, e se integrado com fontes adequadas de THz (por exemplo QCLs), pode levar a compacta, altamente sensível, de baixo custo, em tempo real, sistemas de THz imagem.

A Figura 5 (a) mostra os espectros de absorção obtidos experimentalmente e simulados para um amortecedor de MM com 3,1 um de espessura de um espaçador dieléctrico poliimida. Esta estrutura tem uma repetição MM-período de 27 ^ m e as dimensões de K = 26 uM, L = 20 um, M = 10 ^ M e N = 5 | im. Medidas experimentais foram também realizados em amostras sem ERR camada para confirmar que a absorção foi uma consequência da estrutura de MM e não do dielétrico. Os 7,5 um de espessura de poliimida a...

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Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Este protocolo descreve a simulação, fabricação e caracterização de absorvedores metamaterial THz. Tais absorventes, quando acoplado com um sensor apropriado, ter aplicações em imagiologia THz e espectroscopia.

Fabricação de simulação, e Caracterização de THz Absorvedores de metamateriais

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

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