Name: simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers
Uploaded: 2012-12-27T13:00:00
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Este trabajo es apoyado por la Ingeniería y Ciencias Físicas del Consejo de Investigación el número de concesión EP/I017461/1. También queremos reconocer la contribución que desempeña el personal técnico del Centro de Nanofabricación James Watt.

<p class="jove_title"&gt; 1. Simulación de una banda única Absorber THz metamateriales</p&gt;<p class="jove_content"&gt; Una vista 3D de la simulación de configuración se muestra en la<strong&gt; Figura 2</strong&gt;.</p&gt;<ol&gt;<li&gt; Lumerical FDTD se utiliza para optimizar las características de transmisión, reflexión y absorción del absorbente metamaterial THz. Todas las unidades se dan en micras.</li&gt;<li&gt; Definir la THz poliimida propiedades del material por la izquierda haciendo clic<em&gt; Materiales, Add (n, k) material...

<ol>
	<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 describe la simulación, fabricación y caracterización de THz absorbedores metamateriales. Es esenciales tales sub-longitud de onda estructuras son simuladas con precisión antes de que cualquier esfuerzo se ha comprometido a procedimientos de fabricación costosos. Lumerical simulaciones FDTD proporcionan información no sólo en el espectro de absorción MM, sino también la ubicación de la absorción, el conocimiento esencial para ayudar a la colocación de un transductor y obtener la máxima respue...

Este protocolo describe la simulación, fabricación y caracterización de banda única y absorbentes de banda ancha MM de THz. El dispositivo, que se muestra en la Figura 1, consta de una cruz de metal y una capa dieléctrica en la parte superior de un plano de tierra metálico. La estructura en forma de cruz es un ejemplo de un anillo resonador eléctrico (ERR) 20,21 y un fuerte acoplamiento a campos eléctricos uniformes, pero de manera insignificante a un campo magnético. Por el emparejamiento de la ERR con un plano de tierra, el componente magnético de la onda incidente THz induce una corriente en las secciones de la ERR que son paralelas a la dirección del campo E. La respuesta eléctrica y magnética a continuación, se puede ajustar de forma independiente y la impedancia de la estructura corresponde al espacio libre mediante la variación de la geometría de la ERR y la distancia entre los dos elementos metálicos. Como se muestra en la Figura 1 (d), la simetría de las estructura resulta en una respuesta de polarización absorción insensible.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo / material </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> Lumerical FDTD </td><td> Lumerical </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Oblea de silicio </td><td> BID tecnologías </td><td></td><td> De una cara pulida </td></tr><tr><td> Plassys 450 MEB evaporador </td><td> Plassys Bestek </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Primer VM651 </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 haz de electrones escritor </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> Diseño Beamer </td><td> Genisys Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> De polimetacrilato de metilo (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 30spec unidad reflexión </td><td> Pike Tecnologías </td><td> &lt;/ Td&gt; <td></td></tr><tr><td> Lámpara de arco de Hg </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Au espejo </td><td> Thor Labs </td><td> PF05-03-M01 </td><td></td></tr><tr><td> Leica INM20 Microscopio Óptico </td><td> Leica Microsystems </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 6 Beamsplitter Mylar mm </td><td> Bruker </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

simulation, fabrication and characterization of thz metamaterial absorbers

Los metamateriales (MM), materiales artificiales diseñados para tener propiedades que no pueden ser encontrados en la naturaleza, han sido ampliamente explorada desde la primera demostración teórica y experimental 1 2 de sus propiedades únicas. MMS puede proporcionar una respuesta electromagnética altamente controlable, y hasta la fecha se han demostrado en cada rango espectral tecnológicamente pertinente, incluyendo la óptica 3, cerca de IR 4, mediados IR 5, THz 6, 7 mm de onda, microondas 8 y 9 bandas de radio. Las aplicaciones incluyen lentes perfectas 10, 11 sensores, telecomunicaciones 12, 13 capas de invisibilidad y filtros de 14,15. Recientemente hemos desarrollado sola banda 16, banda dual de banda ancha 17 y 18 dispositivos THz metamateriales absorbentes capaces de absorción mayor del 80% en el pico de resonancia. El concepto de un absorbedor de MM es especiallimportante y en las frecuencias de THz en los que es difícil encontrar fuertes frecuencias de THz absorbentes selectivos 19. En nuestro absorbedor de la radiación THz MM se absorbe en un espesor de ~ λ/20, superando la limitación de espesor de absorbedores tradicionales cuarto de longitud de onda. Amortiguadores MM naturalmente se prestan a aplicaciones de detección de THz, tales como sensores térmicos, y si se integra con fuentes adecuadas de THz (QCL, por ejemplo), podría conducir a compacto, de alta sensibilidad, bajo costo, en tiempo real, sistemas de imagen de THz.

La figura 5 (a) muestra el espectro de absorción obtenido experimentalmente y simulados para un absorbente de 3,1 mm con una m de espesor de poliimida espaciador dieléctrico. Esta estructura MM tiene una repetición-período de 27 micras y las dimensiones K = 26 m, L = 20 m, M = 10 micras y N = 5 micras. Las medidas experimentales se llevaron a cabo también en muestras sin ERR capa para confirmar que la absorción fue una consecuencia de la estructura MM y no del dieléctrico. Los 7,5 m de espesor de...

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Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Este protocolo describe la simulación, fabricación y caracterización de THz amortiguadores metamateriales. Estos amortiguadores, cuando se combina con un sensor apropiado, tener aplicaciones en THz imagen y espectroscopía.

Simulación, Fabricación y Caracterización de THz Amortiguadores metamateriales

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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