Magnetically tunable terahertz all-dielectric metamaterial based on liquid crystal
由高折射率、低损耗介质谐振器组成的全介质超材料是实现高效光学器件的一种有效途径。然而，制备太赫兹全介质超材料并主动调节其性能仍然是一个挑战。本文提出了一种制备高质量微球基太赫兹全介质超材料的有效方法。在此基础上，提出了一种基于液晶的磁调谐THz全介质超材料。将全介质超材料浸入LC中，并通过外部磁场进行调谐。研究表明，外加磁场可以有效地调谐诱导Mie共振，且调谐率对外加磁场的指向矢高度敏感。对于第一电谐振，获得了良好的可调谐性能。该工作为制备高质量的THz全介质超材料提供了一种新的方法，为可调谐THz全介质超材料的制备开辟了一条新的途径，在THz器件中具有广阔的应用前景。
2018-08-14 physics.optics
Dualband and Tripleband Metamaterial absorber in WR1 band and Lower TeraHertz frequencies
0.5 THz至1.1 THz的频段（WR1.5和WR1）是6G中最有前途的频段之一。在本文中，我们提出了一种新的超材料吸收适用于在TE模式下的较低的WR1频率。或者，该设计可以用作较低太赫兹频率下的强吸收体。此外，当在TM模式下使用时，吸收体在较高的WR1波段作为理想吸收体工作。
2022-03-25 physics.optics
Active Manipulation of Electromagnetically Induced Transparency in a Terahertz Hybrid Metamaterial
太赫兹波段电磁感应透明（EIT）的超材料类似物在填补各种功能器件的太赫兹间隙方面具有诱人的前景。在本文中，我们提出了一种新型的混合超材料，以主动操纵共振强度的EIT效应。通过将单层石墨烯集成到THz金属超材料中，在石墨烯的不同费米能级下实现EIT透明窗口的开-关调制。根据经典的两粒子模型，结合电场和表面电荷密度的分布，将其物理机制归结为导电石墨烯的复合效应。这项工作揭示了一种新的操纵机制EIT共振的混合超材料，并提供了一个新的角度来设计太赫兹功能器件。
2018-03-18 physics.optics
Superconductor terahertz metamaterial
我们使用太赫兹时域光谱技术来表征由高转变温度的YBCO超导体制成的开口环谐振器的行为。当温度低于转变温度时，超导超材料在基频电感电容谐振和偶极谐振处的透射谱发生急剧变化。我们的研究结果表明，这种超材料的高性能是有限的材料缺陷和缺陷，如裂纹，空隙和第二相，发挥主导作用，部分阻碍电流的流动，导致能量耗散和电阻出现在超导体薄膜。
2010-03-26 physics.optics
Ultrafast Switching in Terahertz Metamaterials using Ion Implanted Silicon on Sapphire
我们展示了太赫兹超材料的超快共振开关，通过光激发的辐射损伤硅放置在单个分裂间隙环谐振器的间隙。我们观察到的基本谐振模式的动态切换关闭的时间尺度为4皮秒（ps），随后由相同的谐振开关后20 ps。通过数值模拟得到的超材料单胞中的电场分布清楚地支持了我们的实验观察，表明谐振器间隙处的高电场，负责电感-电容谐振（LC），完全消失，并在光激发后关闭谐振。超材料共振的超快开关归因于离子注入硅中自由载流子的产生及其在超短时间尺度上的复合。这种基于硅的超材料的主动控制可以导致超快太赫兹元器件。
2014-07-10 physics.optics
Closed-form formulae of hyperbolic metamaterial made by stacked hole-array layers working at terahertz or microwave radiation
由堆叠的孔阵列层制成的超材料被称为渔网超材料，其在比孔阵列周期长得多的波长处表现为双曲线超材料。然而，渔网状超材料的有效参数的解析公式还没有被报道，阻碍了使用这种结构的深亚波长成像器件的设计。本文给出了一种工作在太赫兹或微波频率下的渔网状超材料的各向异性色散关系的有效参数的新的闭合公式。这些有效参数的鱼网超材料是一致的准完整的解决方案，使用已知的有效参数的孔阵列层的工作频率低于其欺骗等离子体频率与超晶格周期远小于孔阵列周期。我们还从理论上证明了使用狭缝阵列层和渔网超材料的复合结构在λ/83处的深亚波长聚焦。结果表明，在鱼网超材料内部的聚焦光强比无鱼网超材料时的聚焦光强大几倍，但透射光强仍然受到空气和鱼网超材料中较大的波矢差的限制。我们的有效参数可以帮助下一代深亚波长成像器件工作在太赫兹或微波辐射。
2017-04-12 physics.optics
Strong influence of packing density in terahertz metamaterials
我们研究了由开口环谐振器制成的太赫兹超材料对单胞密度的响应。它示出的基本谐振具有其最高的Q因子的三分之一的谐振波长的周期。从该最佳周期增加或减少周期会降低Q因子。所有的观察结果都解释了理解辐射耦合的主要损失机制在低密度，而强大的内部SRR耦合增强非辐射损失在高密度。我们的研究结果允许设计具有可调Q因子的超材料，并可能表明存在最佳封装密度以诱导最强的色散。
2010-08-12 physics.optics
Terahertz metamaterials for linear polarization conversion and anomalous refraction
极化是电磁波的基本特性之一，在信号传输和灵敏测量中传递着有价值的信息。用于先进偏振控制的传统方法对材料性能提出了苛刻的要求，并且仅获得有限的性能。在这里，我们展示了基于超材料的超宽带、高效的太赫兹偏振转换器，它能够将线性偏振态旋转成正交偏振态。基于这些结果，我们创建能够实现近乎完美的反常折射的超材料结构。我们的工作为创造高性能光子器件开辟了新的机会，并使新兴的超材料功能应用于技术上困难的太赫兹频率制度。
2013-08-14 physics.optics
Controlling Intensity and Phase of Terahertz Radiation with an Optically Thin Liquid Crystal-Loaded Metamaterial
我们实验证明了太赫兹辐射的强度和相位调制使用主动控制的大面积平面超材料（metafilm）与12 μ m厚的液晶层的杂交。通过液晶的面内电气开关引入了主动控制，这使我们能够在仅20 V的电压下实现20%的可逆单程绝对透射率变化和40度的相位变化。
2013-07-24 physics.optics
Plasmon induced transparency in graphene based terahertz metamaterials
对太赫兹石墨烯超材料中的等离子体激元诱导透明效应进行了数值和理论分析。所提出的超材料包括一对石墨烯开口环谐振器，该谐振器交替地放置在纳米级石墨烯条的两侧。研究了石墨烯超材料在不同垂直和水平结构下的PIT效应。我们的研究结果表明，有没有PIT效应的石墨烯超材料时，两个开口环谐振器和石墨烯条的中心是彼此共线。这是一个值得注意的特征，因为对于基于金属的超材料结构中的类似配置，PIT效应不会消失。我们进一步表明，PIT效应可以通过改变石墨烯层的费米能来调节。为了验证数值计算结果，建立了一个三能级等离子体激元系统的理论模型。我们的研究对于设计基于石墨烯的频率捷变超薄太赫兹器件具有重要意义。
2017-11-10 physics.optics
In-Plane Focusing of Terahertz Surface Waves on a Gradient Index Metamaterial Film
设计并实现了一种梯度折射率超颖表面，用于受限太赫兹表面波的面内聚焦。我们使用太赫兹近场光谱仪通过二维映射的复杂电场测量表面波的空间传播。在焦距约为100 nm后，表面波聚焦到直径为500 \micro m。在焦点中，我们测量到3倍的场幅度增强。
2013-03-25 physics.optics
Coupling between a dark and a bright eigenmode in a terahertz metamaterial
太赫兹时域光谱和严格的模拟被用来探测一个黑暗和一个明亮的对称性破缺的超材料的等离子体本征模之间的耦合。超材料由两个紧密间隔的开口环谐振器组成，其在环内的不同位置具有其间隙。对于垂直入射和固定的偏振，两个最低阶本征模的开口环谐振器可以被激发，虽然其中之一被视为黑暗，因为耦合是禁止的，因为对称性约束。在这项工作中的重点是把一个系统的评价取决于两个共振的光谱调谐的耦合效应。
2009-01-04 physics.optics
Experimental and numerical studies of terahertz surface waves on a thin metamaterial film
我们提出了实验和数值研究的本地太赫兹表面波的亚波长厚的超材料膜组成的面内开口环谐振器。导出了一个简单直观的模型，该模型描述了表面波在填充有类洛伦兹介质的波导中的传播。有效介质模型允许推导出的色散关系的表面波在良好的协议从3-D全波计算得到的数值数据。分析模型和数值计算的准确性证实了光谱太赫兹时域测量。
2009-12-04 physics.optics
Sub-diffraction thin-film sensing with planar terahertz metamaterials
平面超材料最近被提出用于太赫兹频率范围内的薄介电膜传感。虽然与波长相比，介电膜的厚度可以非常小，但是所需的感测材料面积仍然由太赫兹光束激发的衍射限制光斑尺寸确定。在这篇文章中，太赫兹近场传感被用来减少光斑尺寸。通过将超材料感测平台定位成靠近亚衍射太赫兹源，被激发的谐振器的数量以及因此最小的膜面积被显著减少。作为附加的优点，激励的谐振器的数量的减少降低了单元间耦合强度，并且因此谐振Q因子显著增加。实验结果表明，谐振Q值提高了113%。此外，对于厚度为λ/375的膜，最小面积可以小至0.2 λ乘0.2 λ。这项工作的成功为未来基于超材料的生物分子检测传感器提供了一个平台。
2011-12-18 physics.optics
Dynamically tunable metamaterial analogue of electromagnetically induced transparency with graphene in the terahertz regime
提出了一种在太赫兹波段实现动态可调谐电磁感应透明（EIT）模拟的新机制。通过将电可控单层石墨烯置于暗谐振器下方，可以通过改变石墨烯的费米能级来基本上调制金属基超材料中的EIT谐振的幅度。振幅调制可以归因于由导电石墨烯的复合效应引起的暗模式的阻尼率的变化。该工作为实现可调谐慢光效应提供了一种新的途径，在太赫兹无线通信中具有潜在的应用价值。
2017-12-15 physics.optics
Chiral Negative-Index Metamaterials in Terahertz
负折射率超材料具有独特的性质和现象，在超透镜、亚波长腔和慢光器件等方面有着重要的应用前景。然而，超材料中的负折射率通常需要同时具有负介电常数和负磁导率的严格条件。近年来，人们提出了一类新的负折射率材料--手征负折射率材料。与传统的NIM相比，手性NIM不需要上述条件，因此呈现出非常稳健的负折射路线。在这里，我们提出了第一个实验演示的手征超材料表现出负折射率下降到n=-5太赫兹频率，只有一个单一的手征共振。结构中存在的强手性提升了两个圆偏振波的简并性，并减轻了双负性要求。手性NIM被预测具有超越传统NIM的有趣的电磁特性，例如两个圆偏振和负反射的折射率相反的符号。太赫兹手征NIM的实现为研究其新颖的电磁特性以及重要的太赫兹器件应用提供了新的机会。
2008-07-29 physics.optics
Nonlinear terahertz metamaterials via field-enhanced carrier dynamics in GaAs
我们展示了GaAs上的非线性超材料开口环谐振器（SRR）在太赫兹频率。对于掺杂GaAs薄膜上的SRR，峰值场为~20 - 160 kV/cm的入射太赫兹辐射驱动谷间散射。由于掺杂薄膜中的导电性降低，这降低了载流子迁移率并增强了SRR LC响应。在~160 kV/cm以上，SRR间隙内的电场增强导致有效的碰撞电离，从而增加载流子密度和电导率，这又抑制了SRR共振。我们证明了半绝缘GaAs衬底上的SRR间隙中的载流子密度增加了10个数量级。此外，我们表明，有效介电常数可以从负值到正值扫描，增加太赫兹场强度的影响电离制度，使非线性超材料的新的可能性。
2012-08-07 physics.optics
Terahertz Saturable Absorption in Superconducting Metamaterials
提出了一种超材料可饱和吸收体。该吸收体由100 nm YBaCu 3 O 7（YBCO）薄膜刻蚀而成的开口环谐振器（SRR）阵列组成。聚酰亚胺间隔层和金接地层沉积在SRR上方，形成反射完美的吸收体。温度或入射电场（E）的增加降低了超导冷凝密度和相应的SRR的动力学电感。这改变了超材料中的阻抗匹配，降低了峰值吸收。在低电场条件下，在T= 10 K时吸收率接近80%，在T= 70 K时吸收率下降到20%。对于E= 40 kV/cm和T= 10 K，峰值吸收为70%，在200 kV/cm处降低至40%，对应于43%的调制。
2016-01-12 physics.optics
Nonlinear terahertz devices utilizing semiconducting plasmonic metamaterials
响应性超材料的发展使得能够实现能够操纵光的振幅、偏振、波矢量和频率的紧凑可调谐光子器件。将半导体集成到金属谐振器的有源区中是通过半导体载流子密度的光电控制来创建非线性超材料的经验证的方法。无金属亚波长谐振半导体结构提供了一种替代方法来创建动态超材料。我们目前的InAs等离子体磁盘阵列作为一个可行的共振超材料在太赫兹频率。重要的是，InAs等离子体激元盘表现出由电场诱导的谷间散射引起的强非线性响应，导致载流子迁移率降低，从而抑制等离子体激元响应。我们展示了非线性完美的吸收器配置为光学限制器或饱和吸收器，包括灵活的非线性吸收器通过将磁盘转移到聚酰亚胺薄膜。非线性等离子体超材料显示出在超快THz光学和敏感电磁器件的被动保护方面的潜力。
2015-08-13 physics.optics
Structurally Tunable Nonlinear Terahertz Metamaterials using Broadside Coupled Split Ring Resonators
我们提出了一个实验和数值研究的太赫兹超材料的非线性响应，是通过两个堆叠的开口环谐振器阵列的相对结构定位可控。第一阵列制造在n掺杂GaAs衬底上，第二阵列制造在第一阵列垂直上方，使用聚酰亚胺间隔层。由于GaAs载流子动力学，在0.4太赫兹的共振太赫兹传输与入射太赫兹功率以非线性方式变化。第二谐振器层抑制这种非线性响应。在样品中的两个层对齐，共振消失和总的非线性调制的共振传输减少。在两个谐振器阵列之间施加对准偏移的样品中恢复非线性调制。因此，结构可调的超材料可以作为一个可调的非线性太赫兹器件的设计模板，通过控制耦合的限制电场的非线性现象在一个复杂的材料衬底或夹杂物。
2021-04-12 physics.optics
Analogue of Electromagnetically Induced Transparency in a Terahertz Metamaterial
我们的实验表明，在太赫兹频率的平面超材料表现出类似电磁感应透明的光谱响应。超材料单位单元由被另一个闭合环包围的开口环组成，其中它们的尺寸使得它们的可激发最低阶模式具有相同的谐振频率，但寿命非常不同。太赫兹时域光谱验证了这两个共振的干涉导致位于宽的不透明区域内的窄的透明窗口。与以前的研究相比，这种增强的传输是通过独立激发两个共振来实现的，其中它们与辐射场的耦合以及它们的线宽强烈不同。严格的数值模拟证明，透明窗口与大群指数和低损耗相关，使得该设计对慢光应用具有潜在的有用性。该实验开辟了一条利用金属结构中的局域共振探索量子力学现象的途径，
2009-08-29 physics.optics
Comparison of Birefringent Metamaterials and Meanderline Structure as Quarter-Wave Plates at Terahertz Frequencies
利用单层双折射材料制作了四分之一波片。为了比较，适当缩放的双层曲折线结构被制造。在639 GHz的设计频率下，超材料结构实现了99.9%的圆极化，而曲折线实现了99.6%。曲折线显示出更大的工作带宽，从615 - 743 GHz达到99%以上的圆极化，而超材料从626 - 660 GHz达到99%。然而，两者都足够广泛，可以与CW源一起使用，使得超材料由于易于制造而成为更有吸引力的选择。两个样品都是自立式的，对于曲折线结构具有70 μ m的总厚度，而对于超材料仅具有20 μ m的总厚度，突出了超材料结构所表现出的大程度的双折射。
2008-10-31 physics.optics
Terahertz optically tunable dielectric metamaterials without microfabrication
我们从理论上研究了半导体平板上的太赫兹介电响应。这种周期性结构是由于两个倾斜的红外平面波的干涉激发了电荷载流子，从而可以分别通过改变光束强度和入射角来调节光栅的深度和周期。在光栅周期远小于太赫兹波长的情况下，我们通过电磁全波模拟耦合到由红外辐射激发的电荷载流子的动力学来数值评估有效介电常数张量的普通和非凡分量。我们表明，光致超材料的光学响应可以通过改变光栅定制，它的范围从双折射到双曲线到各向异性负介电，而无需诉诸微加工。
2012-12-17 physics.optics
Terahertz metamaterial with asymmetric transmission
我们第一次表明，平面超材料，一个阵列的耦合金属开口环谐振器的单位细胞缺乏镜像对称性，表现出不对称的传输太赫兹辐射（0.25-2.5太赫兹）传播通过它在相反的方向。这种有趣的效应，与洛伦兹互易性和时间反转兼容，取决于入射圆偏振波转换效率的方向差异，而这种转换效率只有在有损耗的低对称平面手性超材料中才有可能。我们发现，非对称传输与激发对映体敏感的等离子体激元，这些诱导的电荷场激发依赖于入射波和超材料图案的相互手性。已经确定了正、负和零相速度和群速度的各种带，这表明有机会开发基于这种超材料的偏振敏感负折射率和慢光介质。
2009-10-14 physics.optics
Negative index and mode coupling in all-dielectric metamaterials at terahertz frequencies
本研究探讨太赫兹频段全介质超材料中米氏共振模式耦合对负有效折射率的作用，分析晶格周期、模式频率重叠的影响，揭示耦合强度与折射率的关系，并对比模式耦合与超材料杂化效应。
2017-09-28 physics.optics
Highly tunable optical activity in planar achiral terahertz metamaterials
使用太赫兹时域光谱，我们证明了可调谐的偏振旋转和圆二色性在本质上非手性平面太赫兹超材料没有双重旋转对称。观察到的效果是由于非本征手性所产生的超材料平面的相互取向和入射太赫兹波的传播方向。
2010-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Characterization of dipolar current-based metamaterials showing a single resonance in the terahertz spectrum
我们将报告的电磁响应，由于诱导偶极电流的超材料的二维阵列的金属元素。用作频率选择器，超材料透射率在1至8 THz的区域中呈现单个谐振，其可以通过选择平面金属元件的尺寸和形状并利用麦克斯韦方程组的可缩放性来容易地选择和缩放，从而保持品质因数不变。在此基础上，我们设计并测试了一系列简单、廉价的频率选择性超材料。
2009-08-04 physics.optics
High-Q terahertz metamaterial from superconducting niobium nitride films
在这封信中，我们提出了太赫兹（THz）超材料与低欧姆损耗的低温超导体氮化铌（NbN）薄膜。共振特性的特征在于太赫兹时域光谱。在8 K时，无载品质因数高达178，谐振频率约为0.58 THz，是相同结构金材料的24倍。无载品质因数也随谐振频率的增加而保持较高的值，在1.02 THz处约为90，接近NbN薄膜的带隙频率。所有这些实验观测都可以在Bardeen-Cooper-Schrieffer理论和等效电路模型的框架下得到很好的理解。我们的工作为设计和制造高性能THz电子器件提供了一种有效的方法。
2011-10-05 physics.optics
Metamaterial near-field sensor for deep-subwavelength thickness measurements and sensitive refractometry in the terahertz frequency range
我们提出了一种基于超材料的太赫兹（THz）传感器，用于亚波长薄材料的厚度测量和液体和液体混合物的折射率测量。该传感器工作在反射几何形状，并利用在介电材料的存在下，一个尖锐的Fano谐振最小的频移。我们获得了12.5 nm的最小厚度分辨率（1/16000倍的太赫兹辐射的波长）和0.43太赫兹每折射率单位的折射率灵敏度。我们支持实验结果的分析模型，该模型描述了样品材料的厚度和折射率的共振频率的依赖关系。
2012-03-20 physics.optics
Terahertz magnetic field enhancement in an asymmetric spiral metamaterial
我们使用有限元模拟在频域和时域研究的太赫兹谐振特性的超材料（MM）包括一个螺旋连接到一个直臂。MM作为一个RLC电路，其谐振频率可以精确地调谐通过改变螺旋的特征几何参数：内，外半径，宽度和匝数。我们提供了一个简单的分析模型，使用这些几何参数作为输入，给出准确的估计的谐振频率。有限元模拟表明，由于直臂，线性偏振太赫兹辐射有效地耦合到MM，在螺旋中感应电流，这又在螺旋中心感应共振磁场增强。我们观察到一个大的（约20倍）和均匀的（在一个区域的$\sim 10~μm^{2}$）增强的磁场的窄带太赫兹辐射与频率匹配的谐振频率的MM。当一个宽带，单周期的太赫兹脉冲传播向超材料，所产生的带通波形的峰值磁场仍然保持6倍的增强相比，峰值撞击场。使用现有的基于激光的太赫兹源，我们的超材料设计允许在几皮秒的时间尺度上产生2 T量级的磁场，从而能够在桌面实验中研究非线性超快自旋动力学。此外，我们的MM可以实现产生强烈的近场窄带，多周期的电磁场，研究凝聚态物质中的通用超快共振太赫兹动力学。
2018-06-26 physics.optics
Polarization-controlled anisotropic coding metamaterials at terahertz frequencies
基于有效介质的异向介质由于其能够自适应地调整自然界中不存在的有效介质参数，已经实现了许多不寻常的物理特性（如负折射和隐形隐身）。最近，有人提出通过设计具有相反相位响应的数字元件“0”和“1”的编码序列来控制电磁波的编码超材料。本文提出了太赫兹各向异性编码超材料的概念，其不同方向的编码行为依赖于太赫兹波的偏振状态。我们实验证明了一个灵活的偏振控制的各向异性编码超颖表面功能在太赫兹制度使用专门设计的编码元件。通过用精心设计的数字序列（1位和2位）对元件进行编码，x偏振和y偏振反射波可以在三维空间中独立偏转或扩散。模拟的远场散射图案以及近场电场分布，以说明双功能性能的编码超颖表面，这表明良好的协议的测量结果。我们进一步证明了各向异性编码超颖表面产生分束器的能力，并同时实现异常反射和偏振转换，为不同偏振态的太赫兹波提供了强有力的控制。所提出的方法，使通用的光束行为下的正交偏振使用一个单一的元表面，因此将有望有趣的太赫兹器件。
2015-09-12 physics.optics
Extremely Nonperturbative Nonlinearities in GaAs Driven by Atomically Strong Terahertz Fields in Gold Metamaterials
金超材料的太赫兹近场共振频率为$0.88\,\rm THz$，使我们能够进入非微扰超快THz电子学的极限：达到keV范围内有质动力能量的场被用来驱动非破坏性的准静态带间隧穿和未掺杂体GaAs中的碰撞电离，注入密度超过$10^{19}\,\rm cm^{-3}$的电子空穴等离子体。该过程在能量高达带隙以上的$0.5\,\rm eV$处引起明亮的发光，并且引起伴随着所传输的几个周期THz瞬变的自幅度调制的超材料共振的完全关闭。我们的研究结果铺平了道路，高度非线性太赫兹光学和亚皮秒开关时间的光电纳米电路。
2016-04-14 physics.optics
Probing Terahertz Metamaterials with Subwavelength Optical Fibers
通过亚波长太赫兹光纤的传输，这是平行于频率选择表面的位置，使用几种有限元工具进行了研究。利用带图技术和端口散射矩阵技术分析了光纤传输谱中各种谐振现象的本质。首先，我们观察到，在基于端口的模拟中的大多数传输峰的光谱位置可以与相应的无限周期系统的能带图中的Van Hove奇点的位置相关。此外，光纤传输光谱中的大多数特征的光谱形状可以通过几个Fano型共振的叠加来解释。我们还表明，这些谐振的中心频率和带宽，因此，所得到的传输功能的频谱形状可以通过改变光纤-超材料分离来调谐。
2013-06-10 physics.optics
Comparison of gold- and graphene-based resonant nano-structures for terahertz metamaterials and an ultra-thin graphene-based modulator
石墨烯表现出独特的材料特性，在电磁波技术中，它提出了将设备小型化到原子长度尺度的前景。在这里，我们研究了由石墨烯制成的开口环谐振器超材料，并将其与金基超材料进行了比较。我们发现，石墨烯的巨大的反应性响应来自其大的动力学电感允许深亚波长共振，虽然其共振强度降低，由于更高的耗散损耗阻尼和更小的偶极耦合。然而，紧密堆叠的石墨烯环可以提供负磁导率，并且石墨烯元原子的电偶极共振变得令人惊讶地强。基于这些发现，我们提出了一种太赫兹调制器的超材料的基础上，交替图案化的石墨烯片的多层堆叠的介电间隔物分开。相邻的石墨烯片彼此偏置，导致在约90%的透射水平下超过75%的调制深度。
2014-10-20 physics.optics
A Perfect Terahertz Metamaterial Absorber
设计了一种在太赫兹波段具有近单位吸收率的吸收材料。吸收体的单元结构由两个分别耦合到电场和磁场的超材料谐振器组成。该结构允许我们通过改变介电材料和厚度以及有效介电常数和磁导率来最大化吸收。
2015-08-05 physics.ins-det physics.optics
Sub-cycle control of terahertz waveform polarization using all-optically induced transient metamaterials
频率范围从0.3到30 THz的相干辐射最近已经可以通过飞秒激光技术获得。太赫兹（THz）波已经在光谱学和成像中找到了许多应用，并且可以使用静态光学元件（如透镜，偏振器和滤波器）来操纵它们。然而，也需要THz辐射的超快调制，例如在短距离无线通信中或用于制备成形的THz瞬变以用于许多材料激发的相干控制。在这里，我们展示了一种全光学创建的瞬态超材料，允许子周期精度操纵太赫兹波形的偏振。偏振调制脉冲在控制晶格振动、分子旋转和自旋进动等基本运动方面具有潜在的应用价值。
2013-06-29 physics.optics
Towards loss compensated and lasing terahertz metamaterials based on optically pumped graphene
数值计算表明，光泵石墨烯适合于补偿太赫兹（THz）超材料的固有损耗。第一步，计算了光泵浦下石墨烯的复电导率，确定了单层石墨烯中太赫兹放大的合适条件。它示出，在石墨烯中发生放大的温度高达室温和中等泵浦强度时，在电信波长$λ=1.5~\mathrm{μm}$泵浦。此外，石墨烯的放大性能进行了评估和讨论，在温度低至$T=77~\mathrm{K}$和泵浦强度$I=300~\mathrm{mW/mm^2}$调查石墨烯和等离子体裂环谐振器（SRR）超材料之间的耦合。欧姆和介质损耗机制的贡献进行了研究，通过全波模拟。结果发现，开口环谐振器超材料的损耗可以通过石墨烯中的光受激放大来补偿。此外，它表明，由非对称开口环谐振器和光泵石墨烯组成的混合材料可以超过激光阈值条件，并可以发出相干太赫兹辐射在最小输出功率水平的$6 0~\mathrm{nW/mm^2}$。光泵石墨烯的使用非常适合于太赫兹超材料的损耗补偿，并为新型相干太赫兹源铺平了道路。
2013-12-10 physics.optics
Tunable Multistate Terahertz Switch Based on Multilayered Graphene Metamaterial
针对现有太赫兹超材料开关制备复杂、调谐性差等问题，研究人员提出基于多层石墨烯超材料的可调谐多态太赫兹开关，通过调控石墨烯化学势实现多态切换，性能优异且制备更简易，可用于太赫兹通信、成像等领域。
2022-09-28 physics.optics
Actively tunable slow light in a terahertz hybrid metal-graphene metamaterial
我们从理论上和数值上证明了在太赫兹（THz）制度的混合金属-石墨烯超材料中的主动可调谐慢光。在单胞中，包括亮切割线谐振器和暗双开口环谐振器的金属元件之间的近场耦合引起显著的透射峰。通过将单层石墨烯放置在暗模式谐振器下方，经由移动石墨烯的费米能级来实现近场耦合的主动调制。物理起源可以归因于由石墨烯的导电效应引起的暗模式谐振器的阻尼率的变化。与主动可调谐近场耦合效应相伴的是动态可控的相位色散，从而允许高度可调谐的慢光效应。这项工作提供了一种替代的方式来设计紧凑的慢光器件在太赫兹制度为未来的光信号处理应用。
2018-06-18 physics.optics
Active control of broadband plasmon-induced transparency in terahertz hybrid metal-graphene metamaterial
报道了一种金属-石墨烯混合超材料（MM），用于实现THz波段宽带等离子体激元诱导透明（PIT）的主动控制。单胞由一根切割线（CW）、四个U形谐振器（USR）和USR下的单层石墨烯片组成。通过近场耦合，可以通过不同模式之间的干涉产生宽带PIT。基于石墨烯位置的不同排列，不仅可以实现宽带PIT幅度的电开关，还可以实现透明窗口带宽的调制。同时，慢光的能力和范围都可以动态地调节。这项工作提供了更多的自由度来操纵PIT的方案，这将在多功能THz调制中找到重要的应用。
2018-06-01 physics.optics
Terahertz sensing of highly absorptive water-methanol mixtures with multiple resonances in metamaterials
高吸收性水溶液的超灵敏太赫兹传感仍然具有挑战性，由于在太赫兹制度的水的强吸收。在这里，我们实验证明了一个具有成本效益的超材料为基础的传感器集成太赫兹时域光谱的高吸收水-甲醇混合物传感。这种超材料具有简单的非对称线结构，其支持多个谐振，包括太赫兹范围中的基本Fano谐振和高阶偶极谐振。这两种共振模式在透射光谱中具有很强的强度，我们利用它来检测高吸收的水-甲醇混合物。实验表征的灵敏度的Fano和偶极共振的水-甲醇混合物被发现分别为160和305 GHz/RIU。这种方法提供了一种途径，易于获得的超材料辅助太赫兹光谱的高吸收性的化学和生物化学材料的超灵敏传感与多个共振和高精度。
2022-04-01 physics.med-ph physics.optics
Cryogenic temperatures as a path towards high-Q terahertz metamaterials
利用太赫兹时域光谱技术测量了平面薄膜超材料在室温和液氮温度下的光学特性。超材料在低温下的操作被认为是一条通往低损耗超材料的有前途的道路，因为非辐射损耗由于更高的电荷迁移率而被强烈抑制。实验观察到共振的品质因数增加了14%。由于薄膜中存在缺陷，电子散射率很高，这限制了它的应用。假设由厚膜制成的超材料的补充模拟揭示了温度控制行为和在10 K时Q因子增加40%。
2010-01-21 physics.class-ph physics.optics
Dynamically Babinet-invertible metasurface: a capacitive-inductive reconfigurable filter for terahertz waves using vanadium-dioxide metal-insulator transition
本文提出了一种可重构的平面超材料，可以利用其组成材料的电导率的局部变化在电容和电感响应之间切换。该器件基于巴比涅原理，利用了金属棋盘结构的奇异电磁响应，该响应取决于局部电导率。利用二氧化钒（$\mathrm{VO}_2$）的热诱导金属-绝缘体转变，所提出的超材料被设计为补偿衬底的影响，并在太赫兹制度的实验特征。这种可重构的超材料可以用作太赫兹波的可切换滤波器和可切换移相器。
2017-02-02 physics.optics
Strong interaction between graphene layer and Fano resonance in terahertz metamaterials
石墨烯因其独特的光学和电学性质而成为现代光学和光电子学领域的一个重要组成部分。在中红外和太赫兹（THz）区域，石墨烯表现得像金属一样，并支持表面等离子体共振（SPR）。此外，石墨烯的连续可调导电性使活性SPR成为可能，并产生了一系列活性应用。然而，石墨烯和金属基共振超材料之间的相互作用尚未完全了解。本文系统地模拟研究了双间隙开口环超材料中石墨烯层与太赫兹共振的相互作用。模拟结果表明，石墨烯层可以大大减少Fano谐振，甚至关闭它，而使偶极谐振几乎不受影响，这一现象很好地解释了石墨烯的高导电性。通过改变石墨烯的费米能或层数来操纵石墨烯的导电性，可以调制Fano共振的幅度。这里的可调谐Fano共振与潜在的物理机制一起，在设计活性金属-石墨烯混合超材料时具有战略重要性。此外，Fano共振对石墨烯层的“灵敏度”在超灵敏传感领域也受到高度赞赏，其中新的物理机制可以用于感测具有高电导率的其他石墨烯类二维（2D）材料或生物分子。
2017-03-22 physics.optics
Thermal tunability in terahertz metamaterials fabricated on strontium titanate single crystal substrates
我们报告了一个实验演示的热调谐的谐振频率在平面太赫兹超材料组成的金开口环谐振器阵列上制作的大块单晶钛酸锶（SrTiO 3）基板。将超材料从409 K开始冷却到150 K，与其室温谐振相比，导致谐振频率偏移约50%，并且谐振强度变化很小。共振位移是由于钛酸锶的温度依赖性折射率（或介电常数）。该实验为利用高介电常数衬底和复合金属氧化物材料的温度敏感特性设计可调谐太赫兹器件开辟了途径。
2011-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Metamaterials with Semiconductor Split-Ring Resonators for Magnetostatic Tunability
我们研究了由半导体开口环谐振器周期阵列构成的超表面。通过适当取向的外部静磁场，发现由垂直入射光激发的超颖表面的共振频率在太赫兹范围内是连续可调的。由于这样的超表面可以组装成3D超材料，因此前述结论也适用于包括半导体开口环谐振器的超材料。
2008-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
A New Class of Electrically Tunable Metamaterial Terahertz Modulators
可切换超材料为有效操纵电磁波，特别是太赫兹波提供了独特的解决方案，这是困难的，因为自然产生的材料很少可控地响应太赫兹频率。然而，迄今为止，很少有太赫兹调制器同时表现出低衰减和高调制深度。在这封信中，我们提出了一类新的电调谐太赫兹超材料调制器，采用金属频率选择表面（FSS）与电容可调层的电子，有望接近100%的调制深度和< 15%的衰减。我们的设计与现有技术的根本区别是通过独立于金属FSS的自选通电子层实现的调谐。我们的建议适用于所有可能的电可调元件，包括石墨烯，Si，MoS2，氧化物等，从而为在超宽太赫兹频率范围内实现高性能可切换超材料开辟了无数机会。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Asymmetric planar terahertz metamaterials
我们报告了在垂直和水平电场极化的开口环谐振器（SRR）中，在垂直入射下，使用太赫兹时域光谱的三个不同的谐振的实验观察。通过从环的中心向角逐渐地移位电容间隙来打破SRR中的对称性允许对基本电感-电容谐振进行85%的调制。增加不对称性会导致原本难以实现的高品质因数电四极共振的演变，该共振可用于太赫兹区域的生物传感应用。
2010-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz reconfigurable multi-functional metamaterials based on 3D printed mortise-tenon structures
本文提出一种基于榫卯结构和FDM/E-jet混合3D打印的太赫兹可重构多功能超材料，可实现窄带透射与宽带吸收、完美反射及窄带反射与宽带吸收三种工作模式，有望用于电磁屏蔽、雷达隐身和通信等领域。
2023-07-11 physics.app-ph physics.optics
Three Dimensional Broadband Tunable Terahertz Metamaterials
我们提出了在太赫兹（THz）频率下的光学可调谐磁性三维超材料，其调谐范围为谐振频率的30%。这是通过制造3D阵列结构组成的双开口环谐振器（DSRR）的硅上蓝宝石，使用多层电镀制造。在DSRR的电容区域内的硅中的自由载流子的光激发导致谐振频率从1.74 THz到1.16 THz的红移。所观察到的频率偏移导致从磁到双各向异性响应的过渡，通过电磁模拟和参数检索验证。我们的方法扩展了动态超材料调谐到磁控制，并可能在开关和调制，偏振控制，或可调谐完美吸收器中找到应用。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metamaterial-based octave-wide terahertz bandpass filters
提出了一种基于双层超材料（BLMM）结构的太赫兹（THz）波段倍频程带通滤波器。通带区域具有超高斯形状，最大透过率接近70%，典型阻带抑制为20 dB。该设计基于由沉积在透明聚合物上的金属方孔阵列组成的超颖表面，该透明聚合物堆叠在具有亚波长间隔的相同超颖表面的顶部。使用时域有限差分（FDTD）模拟设计叠加的超颖表面结构，并使用光刻工艺制造。这些结构之间的0.3至5.8太赫兹的实验特性进行与时域太赫兹光谱系统。实验和模拟结果之间有很好的一致性。我们还表明，两个叠加的BLMM（2BLMM）设备的滚降的陡度增加到超过85 dB/倍频程，并使一个优秀的阻带抑制接近40 dB，而最大透射率保持在64%以上。这项工作为新的THz应用铺平了道路，包括检测以特定频率为中心的THz脉冲，以及增强对分子振动的时间分辨检测灵敏度，这些分子振动是由强非共振驱动场主导的噪声。
2022-08-17 physics.optics
Experimental demonstration of terahertz metamaterial absorbers with a broad and flat high absorption band
我们提出的设计，数值模拟和实验测量的太赫兹超材料吸收器具有广泛的和平坦的吸收顶部的横向电和横向磁极化在一个很宽的入射角范围内。超材料吸收体单元由两组以不同但接近的频率谐振的结构组成。整体吸收光谱是各个分量的叠加，并且在显著带宽上在顶部变得平坦。实验结果与数值模拟吻合良好。
2011-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband terahertz half-wave plate with multi-layers metamaterial via quantum engineering
在本文中，我们采用了一种新颖的设计，通过使用多层的超材料与一些特定的旋转角度的超材料半波片。旋转角度由复合脉冲控制给出，复合脉冲控制是公知的量子控制技术。该方法的一大优点是可以解析地计算旋转角度，并且可以很容易地推广到多层。超材料层数越多，半波片的带宽越大。在本文中，我们提出了1，3，5，7层配置的超材料半波片，我们表明，我们的设备日益提高带宽的性能。
2021-01-26 physics.app-ph physics.optics
Observation of flat band for terahertz spoof plasmon in metallic kagomé lattice
我们研究了由具有kagome对称性的金属盘和棒组成的超材料的色散关系，发现kagome晶格的拓扑性质形成了等离子体平坦带。为了确认平带的形成，我们制造的超材料，并在太赫兹制度的传输测量。观察到两个由依赖于入射太赫兹光束的偏振的透射最小值形成的带。其中一个频带对应于平坦频带，这一点由谐振频率几乎与入射角无关的事实所证实。
2012-05-18 physics.optics
