ELECTROMAGNETISM DE TIP LEFT- HANDED INTR-O STRUCTURA METALO-DIELECTRICA.
-
Upload
lucas-oliver -
Category
Documents
-
view
22 -
download
1
description
Transcript of ELECTROMAGNETISM DE TIP LEFT- HANDED INTR-O STRUCTURA METALO-DIELECTRICA.
ELECTROMAGNETISM DE TIP LEFT- HANDED INTR-O STRUCTURA
METALO-DIELECTRICA.
Cristian Kusko si Mihai Kusko
IMT-Bucharest, Romania
E-mail: [email protected]
Electromagnetism de tip LH
• Structura periodica de rezonatori magnetici si/sau electrici• Lungimea de unda a campului EM trebuie sa fie mult mai mare
decat dimensiunile fiecarei componente individuale• Sistem “omogen”• Proprietati magnetice si electrice artificiale• Retea rectangulara de fire metalice subtiri - Comportament tip
Drude
Permitivitate negativa J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett., 76, pp. 4773, (1996)
• Retea rectangulara de rezonatori “split-ring”
Permeabilitate negativaJ.B. Pendry, A.J. Holden, D.J. Robbins, and W.J. Stewart, IEEE transactions on microwave theory and techniques, 47, (1999)
Metamaterial Magnetic - configuratie SRR
Polarizare TM Curenti EddyMoment magnetic indusResonantaRaspuns magnetic Moment magnetic pozitiv sau negativ
>>aAproximatia mediului efectivPermeabilitate negativa
µ<0
Celula unitate a ubui cristal fotonic 2-dimensional continind un clindru cu permitivitatea εcyl Sistemul prezinta o permeabilitatemagnetica efectiva µy.
Celula unitate a unei structurimetalo-dielectrice continind un cristal fotonic dielectric orientat in directia y intretesut cu o retea de fire metalice orientate in directia x
Sistemul prezinta constantele efective µy and εx
LHM unidirectional
n<0
µ<0µ<0
<0
Resonante Mie in SrTiO3 la frecvente de microunde
Z. Zhai, C. Kusko, N. Hakim, S. Sridhar, A. Viektine, and A. RevcolevskiRev. Sci. Instr. 70, 3151 (2000)L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media
t
D
yH
2
aka
Zero al functiei Bessel
3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.40.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Po
we
r
f(GHz)
reflection transmission
Puterea reflectata (linia neagra) si puterea transmisa (linia gri) a cristalului fotonic dielectricband gap datorat zero order Mie resonance,
Raspunsul EM a unui cristal fotonic cu constanta dielectrica
S. O’Brien and J. B. Pendry, J. Phys. Condensed Matter, 14 6383, (2002).
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.00.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pow
er
f(GHz)
reflection transmission
Puterea reflectata (linia neagra) si puterea transmisa (linia gri) a cristalului fotonic metalic
)(1)(
2
iP
R
dd
cP
ln
2
2
22
Cristal Fotonic metalic
Drude
3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.30.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Pow
er
f(GHz)
reflection transmission
Raspunsul EM al structurii metalo-dielectrice
Puterea reflectata (linia neagra) si puterea transmisa (linia gri) a structurii LHM metalo-dielectrice
Filtru Pass-band
Faza undei propagate
High dielectric PC
LHM structure
Doua celule unitate a configuratiei de “single split rezonator” metalici de forma cilindrica reprezentati de-a lungul directiei x de propagare a campului electromagnetic. Componenta magnetica a campului este paralela cu generatoare cilindrilor.
A. Ishikawa, T. Tanaka and S. Kawata, Phys. Rev. Lett. 95, 237401 (2005)
R=125 nma=625nmw=125 nm
g=18 nm
Amplitudinea (linia rosie) si faza (linia albastra) a campului electromagnetic, obtinut prin simulare FDTD, intr-o structura SSRR de-a lungul directiei de propagare.
Spectrul puterii reflectate a nanostructurii
SSRR ca functie de lungimea de unda (masurata in microni) a radiatiei incidente
0
0.10.2
0.30.4
0.50.6
0.70.8
0.9
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
r
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
phase
Variatia schimbarii de faza la reflexie ca functie de lungimea de unda a radiatiei incidente.
Dependenta de lungimea de unda a indicelui de refractie complex
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Im_n
Re_n
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Im_Z
Re_Z
Dependenta de lungimea de unda a impedantei de suprafata complexa
*
*
1
1
r
rZ
Z
neff Zneff
S. O’Brien and J. B. Pendry, J. Phys. Condensed Matter, 14 6383, (2002).
Dependenta de lungimea de unda a partilor reale pentru permeabilitatea magnetica (linia albastra) si permitivitatea electrica (linia galbena). In domeniul spectral 6 – 7.2 centimetri permeabilitatea sistemului este negativa.
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Re_mu
Re_eps
Concluzii
• Propagare LH intr-o structura metalo-dielectrica• Microunde• Infrarosu sau vizibil?
• Determinarea structurii de benzi• Calculul permitivitatii si permeabilitatii