Contribution of the magnetic resonance to the third harmonic generation from a fishnet metamaterial
我们从实验和理论上研究了双层渔网状超材料产生的三次谐波。为了明确地揭示最显著的磁共振的影响，所产生的三次谐波被测量为入射角的函数。实验和数值计算表明，当泵浦光激发磁共振时，三次谐波信号的角度依赖性在入射角为θ \simeq 20°时有一个局部极大值。这个最大值被示出为在金层中的电流的反对称分布的指纹。分析模型的基础上的非线性动力学的电子内部的黄金显示出良好的协议与实验和数值计算结果。这清楚地表明了在超材料的电共振和磁共振下的第三谐波角模式的差异。
2012-11-22 physics.optics
Optical metamaterials with different metals
我们研究了不同金属对鱼网型超材料在光学区域的电磁响应的影响，发现在正确预测光学超材料的行为时，不应使用Drude模型，而应使用具有实验测量数据的介电函数的金属。通过比较由不同金属（即，金、铜和银），我们发现与其他金属相比，银是金属部件的最佳选择，因为银允许最强的负磁导率共振，因此，对于具有高品质因数的光学渔网超材料。本文的研究为优化光学超材料的设计提供了有价值的参考。
2012-09-25 physics.optics
On Negative Index Metamaterial Spacers and Their Unusual Optical Properties
我们从理论上探讨了使用超材料结构作为间隔物的可能性，命名为metaspacer，它可以与其他材料集成在微细加工中。我们表明，这样的metspacers可以提供新的光学行为，是不可能通过传统的间隔。特别是，我们研究了嵌入在渔网超材料结构中的负折射率超空间，并将其与传统的渔网超材料结构进行了比较。我们发现，基于负折射率超空间的渔网结构具有有趣的反向光学响应。我们还观察到，共振频率对几何参数的依赖性是相反的。我们的结论与这些元空间的实用性。
2012-12-30 physics.optics
Self-consistent calculations of loss compensated fishnet metamaterials
我们提出了一种计算方法，允许一个自洽的治疗三维（3D）鱼网超材料耦合到增益材料纳入纳米结构。我们数值计算表明，可以通过将增益材料内的渔网结构补偿的损失。补偿损耗所需的泵浦速率远小于体增益和品质因数（FOM =| Re（n）/Im（n）|）随着泵送速率显著增加。传输，反射和吸收数据，以及检索的有效参数，提出了渔网结构和增益材料。有效参数的Kramers-Kronig关系与有增益的反演结果吻合得很好。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
RF-components embedded with photonic-band-bap (PBG) and fishnet-metamaterial structures for high frequency accelerator application
在高效率和高梯度射频加速器的发展中，已经设计了具有光子带隙（PBG）和渔网-超材料结构的射频波导和腔。所设计的结构包括一个周期性的波纹通道夹在两个光子晶体板与交替的高到低的介电常数和一个多单元腔谐振器设计与渔网超材料孔。我们感兴趣的结构设计旨在仅允许窄频率范围内的操作模式或频带传播。模拟分析表明，被捕获的非PBG模式被有效地抑制到~ -14.3 dB/cm，而PBG模式以~2 dB的插入损耗传播，对应于~1.14 dB/cm的衰减。对鱼网嵌入腔的初步建模分析表明，与典型的药盒或PBG腔相比，工作模式（TM 010）的Q因子和场梯度有明显的改善。Ka波段PBG波导和S波段渔网腔结构的制造目前正在进行中，它们将用微波测试台/8510 C网络分析仪和5.5 MW S波段速调管进行测试。这些结构可以应用于高频加速器中稳定的短束团形成和单色辐射。
2015-02-06 physics.acc-ph physics.optics
Theory of light amplification in active fishnet metamaterials
我们建立了一个理论，跟踪光放大的有源双渔网超材料回到它的微观起源。基于光/等离子体激元场的从头计算，我们直接从坡印廷定理提取与增益/损耗通道相关的能量率和转换效率。我们发现，对于负折射率模式的辐射损失和增益超过电阻损失的两个以上的因素，打开一个广泛的窗口的稳态放大（自由的不稳定性）访问，即使当考虑到接近金属的增益降低。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Negative refractive index response of weakly and strongly coupled optical metamaterials
我们提出了一个详细的研究检索的光学参数，介电常数，磁导率和折射率，耦合鱼网超材料结构作为层之间的分离的函数。对于弱耦合的情况下，检索的参数是非常接近的一个功能层的结果，收敛相对较快。对于强耦合情况，反演的参数与单单元渔网结果完全不同。我们还证明了高品质因数（FOM=| Re（n）/Im（n）|对于强耦合结构，由于负的$n$的实部远离n的虚部的最大值（接近谐振），其中损耗高。
2009-07-06 physics.optics
Complex k band diagrams of 3D metamaterial/photonic crystals
提出了一种求解三维超材料/光子晶体系统复色散曲线的有限元方法。这种三维方法是以前报道的二维特征值方法的推广。这种方法对于分析包含色散的周期性系统（例如，等离子体）材料，用于计算k空间中的等离子体表面，以及用于计算倏逝波的衰减长度。两个具体的例子被认为是：一个光子晶体包括电介质球和等离子体渔网结构。杂交和避免米氏共振和传播模式之间的交叉数值证明。四个电磁模式区分其对称性的负折射率传播的等离子体激元渔网预测。通过计算等值线，我们还证明了渔网结构是一个双曲介质。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Yellow-light Negative-index Metamaterials
一个完善的，银渔网设计已进一步小型化，作为一个负折射率材料在最短的波长到目前为止。通过研究样品的透射率、反射率和相应的数值模拟，本文报道了在580 nm的黄光波长处的负折射率为-0.25。
2009-07-10 physics.optics
Characterization of Hybrid Modes in Metamaterial Waveguides
在这篇论文中，我们利用超材料的特性来调整超材料-介质波导在光频下的模式。研究了渔网状超材料的磁振荡强度、磁共振频率和磁阻尼等结构参数对超材料双负折射率频率区和平板超材料-介质波导混合模的影响。为了验证超材料对超材料结构参数波动的鲁棒性，我们研究了超材料结构参数在高斯误差下的行为。我们的调查能够识别适当的超材料单胞结构和结构参数的允许波动，为超材料在波导技术中的进一步应用。
2016-04-10 physics.optics
Magnetic response of nanoscale left-handed metamaterials
使用详细的模拟，我们调查的磁响应的超材料组成的平行板对或组合的板与电线（包括渔网设计）的结构的长度尺度从毫米减少到纳米。我们观察到的预期饱和的磁共振频率时，结构的长度规模去到亚微米政权，以及削弱的有效磁导率共振和减少的频谱宽度的负磁导率区域。所有这些结果都解释了使用等效电阻-电感-电容（RLC）电路模型，考虑到电流连接的动能的电子内部的金属部件通过一个等效的电感，添加到磁场电感的单位细胞。使用这个模型，我们得到简单的优化规则，实现光学负磁导率超材料的性能改善。最后，我们分析了渔网设计的磁响应，并解释了其优越的性能，可达到的高磁共振频率，以及其性能较差的负磁导率区域的宽度。
2010-01-07 physics.class-ph physics.optics
Wave Propagation Retrieval Method For Metamaterials: Unambiguous Restoration Of Effective Parameters
在这篇文章中，我们提出了一种新的直接方法的有效参数恢复是基于波的传播现象。该方法能够准确地提取有效材料的性质，适用于厚的超材料（MTM）平板，且易于实现。通过对渔网、剖分立方体、耶路撒冷十字架和三阶折射率MTM的实例研究，验证了该方法的有效性。指定了方法的约束条件。
2009-09-11 physics.comp-ph physics.optics
Retrieving effective material parameters of metamaterials characterized by nonlocal constitutive relations
参数检索是一个过程中，有效的材料属性被分配给一个给定的超材料。一种广泛使用的技术基于从超材料板的反射和透射的反演。到目前为止，局部本构关系已被频繁地考虑在此检索过程中描述的超材料在有效的水平。然而，这是不够的。检索到的局部材料特性经常不能可靠地预测在偏离检索中已经考虑的那些的情况下来自板的光学响应，例如，当以不同的入射角照射板时。为了显着改善这种情况，我们在这里描述了一个参数检索，也是基于从板的反射和透射的反演，它描述了超材料在有效水平与非局部本构关系。我们检索的有效材料参数的鱼网超材料的例子。我们证明了非局部本构关系比局部本构关系更能描述光学响应。我们的方法是广泛适用于一大类的超材料。
2018-12-20 physics.optics
Optical loss compensation in a bulk left-handed metamaterial by the gain in quantum dots
研究了一种具有渔网结构的左手材料，利用PbS量子点中的高斯增益，通过表面等离子体激元放大实现了对左手材料光损耗的补偿。通过反演方法证实了200 THz附近的光学共振增强。通过研究传输损耗对增益系数和超材料厚度的依赖关系，数值验证了在一定增益系数下，左手响应可以承受较大的传输厚度，且损耗超低且稳定。
2009-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Magnetism in Planar Metamaterial Heterostructures
利用人工光学磁性需要相当复杂的二维和三维结构，例如分裂环和渔网超材料以及具有非平凡磁性的纳米颗粒。相比之下，即使在平面和无图案的一维（1D）布置中，例如金属/电介质多层超材料，也可以定制介电性质。这些系统由于其双曲线和等离子体响应而被广泛研究，然而，基于它们不具有有趣的磁性的普遍共识，这被认为仅限于TM偏振。在这项工作中，我们同时解决这两个看似无关的问题，通过概念性地提出并实验性地证明平面一维超材料中的人工磁性机制。我们的实验表明，金属/高折射率介电双曲超材料的磁响应可以是各向异性的，导致磁双曲色散的频率制度。我们调查我们的结果TE极化的影响，并表明，这样的系统可以支持TE界面结合态，类似于他们的TM同行，表面等离子体激元。我们的研究结果简化了结构的复杂性定制人工磁性光刻免费系统和推广的概念，等离子体和双曲性质，包括TE和TM偏振在光频率。
2017-05-06 physics.optics
Gain and plasmon dynamics in negative-index metamaterials
光子超材料允许一系列令人兴奋的应用无法实现与普通的光子晶体。然而，它们的元原子的金属性质可能导致增加的光学损耗。增益增强超材料是解决这个问题的一个潜在方案，但现实的三维设计的概念是一个具有挑战性的任务。从基本的电动力学和量子力学方程出发，我们建立并部署了一个严格的理论模型，用于光波与金属（纳米）结构和增益介质内部和周围的自由和束缚电子的空间和时间相互作用。导出的数值框架使我们能够自洽地研究相干等离子体增益相互作用，非线性饱和，场增强，辐射阻尼和空间色散的动力学和影响。利用数值泵浦-探测实验，我们研究了具有染料分子夹杂物的双鱼网超材料结构的反转轮廓的建立和低Q腔中等离子体激元模式的形成。我们发现，全损耗补偿发生在一个政权的超材料的有效折射率的实部变得更负相比，被动的情况下。我们的研究结果提供了一个深刻的洞察内部过程如何影响的整体光学性能的有源光子超材料培育新的方法来设计的实际损失补偿等离子体纳米结构。
2011-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic metamaterial cloaking at optical frequencies
在本文中，我们提出了在可见光频率工作的圆柱形和球形电磁斗篷的设计。斗篷的设计是基于使用由交替的等离子体和非等离子体材料组成的分层结构，并在光学频率下表现出有效的ε近零材料的集体行为。首先设计了一种圆柱形隐身衣，用于隐藏圆柱形目标。提出了两种可供选择的布局，并考虑了磁性和非磁性物体。最后，介绍了球形隐身衣的设计。整个文件中提出的全波模拟证实了所提出的设置的有效性，并显示如何使用这种技术来减少圆柱形和球形物体的可观测性。损失的影响也被考虑在内。
2008-07-30 physics.optics
Optical cloaking with metamaterials
在这方面的贡献，我们提出了设计的圆柱形电磁斗篷工作在光学频率，利用分层结构的等离子体和非等离子体材料。仿真结果证实了该方法的有效性，并显示了相当宽的频带的隐身设备的行为。
2008-06-06 physics.gen-ph physics.optics
Effective medium theory for anisotropic metamaterials
我们提出了一个有效介质理论，可以预测的有效介电常数和磁导率的几何各向异性的二维超材料组成的椭圆柱的矩形阵列。当网格的长宽比和椭圆柱的偏心率满足一定条件时，可以得到各向异性有效介质参数的封闭解析解。导出的有效介质理论可以恢复著名的Maxwell-Garnett结果在准静态区域。更重要的是，它在长波长极限之外是有效的，其中主介质中的波长与晶格的大小相当，使得先前的各向异性有效介质理论失效。能带结构计算验证了所导出的有效介质理论的正确性。从导出的有效介质理论中获得了一个最近理论上提出的具有近零折射率的各向异性介质的实际样品以控制通量，并且清楚地证明了样品中的电磁波的控制。进一步系统地研究了该理论在材料和几何参数变化时的准确性，发现导出的有效介质理论在参数空间的较大范围内适用。这种适用性大大拓宽了有效介质理论的应用领域，并在具有所需各向异性材料特性的结构设计中开辟了许多前景。
2014-09-03 physics.optics
Analysis of Nonlinear Electromagnetic Metamaterials
我们分析了通过将非线性元件或材料集成到超材料元件的电容区域中而形成的非线性超材料的特性。一个简单的均匀化过程导致的复合超材料介质的非线性极化率的一般表达式。该表达式是方便的，因为它们使散射元素的非均匀系统被描述为一个连续的介质，使用标准符号的非线性光学。我们通过对制造的超材料样品进行测量来说明我们的理论框架的有效性和准确性，所述超材料样品由开口环谐振器（SRR）的阵列组成，所述开口环谐振器（SRR）具有以类似于Wang等人的方式嵌入在电容性间隙中的封装变容二极管[Opt.Express 16，16058（2008）]。由于SRR表现出对电磁场的主要磁响应，因此变容二极管加载的SRR复合材料可以被描述为在其有效磁化率中具有非线性项的磁性材料。将复合材料视为非线性有效介质，我们可以定量评估介质的性能，以增强和促进非线性过程，包括二次谐波产生，三波和四波混频，自聚焦和其他众所周知的非线性现象。我们通过预测变容二极管加载SRR介质的有效磁导率中的强度依赖性谐振频率偏移并与实验测量值进行比较来说明我们的方法的准确性。
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hyperbolic spoof plasmons in layered equivalent graphene metasurfaces
石墨烯等离子体的进步为设计和制造各种纳米电子器件和其他令人兴奋的光学器件提供了许多机会。但是，由于材料性能的限制，其工作频率不能下降到微波范围。在这项工作中，微波等效石墨烯的新概念的基础上的单层等离子体超颖表面的提出和证明。基于这一概念，理论上可以通过周期性地堆叠等效石墨烯超颖表面来获得椭圆和双曲色散。作为概念和方法的证明，设计并数值演示了椭圆形和全金属双曲超材料。作为该方法的具体实现，制备了一种实用的双曲型超材料，并通过定向传输和光子自旋霍尔效应验证了该方法的有效性。此外，为了研究该方法在极端参数条件下的有效性，设计并制作了一个概念验证超透镜，其近场分辨率为0.05 $λ$的实验验证。基于所提出的概念，不同的光学石墨烯超材料，如调焦镜，色散相关的定向耦合器，和ε近零材料也可以在微波区实现。
2020-06-12 physics.app-ph physics.optics
