Reversible modulation and ultrafast dynamics of THz resonances in strongly photoexcited metamaterials
我们证明了一个超快的可逆调制共振太赫兹（THz）响应在强光激发的超材料。偶极跃迁~1.6 THz的瞬态谱-时响应随泵浦能量密度的变化呈现明显的非单调变化。跃迁能移、强度、谱宽和密度依赖的超快弛豫表明初始猝灭后共振态的显著再现。我们的模拟，结合从光致瞬态光栅的一阶衍射，再现的显着特点，为设计非线性和频率捷变太赫兹调制器提供了一种新的途径。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extrinsic electromagnetic chirality in all-photodesigned one-dimensional THz metamaterials
我们认为，全光设计的超材料，在半导体上的光激发载流子的亚波长定制图案，可以显示一个奇异的太赫兹（THz）频率范围内的非本征电磁手征。我们考虑一个光致图案表现出一维几何手性，即它的镜像不能叠加到自己的平移没有旋转，在长波长的限制，我们评估其双各向异性响应。光诱导的非本征手性原来是完全可重构的，通过重铸的光学照明，支持光激发的载流子。全光设计技术是实现有效物质功能化的一种可行、简单和有效的方法，结合手性不对称性，它可能成为新一代可重构太赫兹波偏振操纵器件的平台。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low Loss and Magnetic Field-tuned Superconducting THz Metamaterial
利用超导分裂线圈磁体的连续太赫兹光谱技术研究了由超导铌薄膜制成的超导太赫兹超材料。在132 GHz和450 GHz下获得的谐振模式的品质因数约为在1 K下工作的金属THz MM的计算值的3倍，这表明超导THz MM是实现低损耗性能的非常好的候选者。此外，还对超导太赫兹微波的磁场调谐进行了研究，为太赫兹微波的电调谐、光调谐和热调谐提供了一种新的调谐方法。
2010-06-07 physics.optics
Generation, amplification, frequency conversion and reversal of propagation of THz photons in nonlinear hyperbolic metamaterial
提出了一种超材料，它支持三个或更多的正常和反向电磁模式的混合物，具有相等的同向相速度和相互反向的能量通量。这使得非凡的三波混频，大大增强了光学参量放大和频率变化的纠缠光子在反射方向的产生。基于波导THz波在碳纳米管超材料中反向传播的具体例子，对这一过程进行了原理验证数值模拟。
2017-09-18 physics.optics
A Broadband Dipolar Resonance in THz Metamaterials
我们展示了一种具有宽带偶极共振的太赫兹超材料，其起源于LC共振的杂交。通过有限元方法模拟优化的结构是由电子束光刻和太赫兹时域光谱表征。数值上，我们发现，当两个LC超材料谐振器放在一起，电偶极子谐振除了LC谐振出现。我们观察到这些共振的宽度对共振器之间的分离的强烈依赖性。这种依赖性可以基于串联和并联RLC电路类比来解释。当两个谐振器融合在一起时，出现宽带偶极谐振。超材料具有以1.12 THz为中心的FWHM为0.47 THz的阻带。实验测得的能带特征与模拟结果吻合较好。实验测得的THz在阻带内的消光比为15 dB。
2014-11-24 physics.optics
Single and multiband THz Metamaterial Polarizers
我们报告单波段和多波段线偏振器太赫兹（THz）频率使用切割线超材料（MM）。采用有限元法设计了该结构，采用电子束光刻技术制作了该结构，并利用THz时域光谱技术对该结构进行了表征。MM单元电池由半绝缘砷化镓上的单或多个长度的金切割线焊盘组成，用于单或多波段偏振器。基于传输线模型解释了单波段偏振器的谐振频率与切割线长度的关系。
2015-02-12 physics.optics
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
Cactus-like Metamaterial Structures for Electromagnetically Induced Transparency at THz frequencies
Foundation for Research and Technology-Hellas（希腊研究与技术基金会）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波季斯特里大学）；National Hellenic Research Foundation（国家希腊研究基金会）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
本研究提出了一种基于三维金属『仙人掌状』超原子的新型超材料结构，实现了太赫兹频率下的电磁诱导透明和增强的折射率传感性能。
2024-06-07 physics.optics
High-performance THz metamaterial absorber
我们展示了一种超宽带、偏振不敏感和宽角度的超材料吸收器，用于太赫兹（THz）频率，使用由金属-介质多层复合材料制成的截棱锥单元结构阵列。在我们的设计中，每个子层作为一个有效的波导行为是逐渐修改其横向宽度，以实现宽带响应，通过有效地拼接在一起的不同波导模式的谐振带。实验上，总厚度为21 μ m的五层样品在0.7 ~ 2.3THz范围内，最大测量角为40°时，吸收率可达80%以上。我们的器件的半峰全吸收宽度（FWHM）约为127%，大于先前报道的THz频率。我们的吸收体设计具有很高的实际可行性，可以很容易地与半导体技术集成，使高效率的THz导向器件。
2014-05-30 physics.optics
Tunable THz generation and enhanced nonlinear effects with active and passive graphene hyperbolic metamaterials
由于石墨烯与入射光之间的弱光物质相互作用，石墨烯的活性和非线性性质受到限制。在这项工作中，我们提出了增强的非线性效应在低太赫兹（THz）范围内通过设计一种新的图案化石墨烯双曲超材料（GHMM）。更具体地说，它表明，三次谐波产生（THG）可以显着增强所提出的GHMM由于在共振场的增强，以及支持慢光响应，促进强轻物质相互作用。
2020-03-03 physics.optics
Metamaterial-based gradient index lens with strong focusing in the THz frequency range
创新的太赫兹（THz）成像系统的发展最近已经成为科学工作的焦点，因为它能够通过纺织品或塑料筛选物质。具有高空间分辨率的THz成像系统的发明在质量控制、灰尘环境中的光谱学和安全检查领域中的应用越来越受关注。当前太赫兹成像系统的主要限制之一是低空间分辨率，这受限于缺乏具有强聚焦能力的太赫兹透镜。在这里，我们提出的设计，制造和光谱宽带超材料为基础的梯度折射率（GRIN）透镜的光学特性的测量，允许一个太赫兹辐射的焦点直径小于波长。由于亚波长厚度和高聚焦强度，所提出的GRIN透镜是朝向具有大幅提高的空间分辨率的紧凑型THz成像系统的重要一步。
2010-12-08 physics.optics
Quantitative exploration of the absorber behavior of metal-insulator-metal metamaterials within terahertz via an asymmetric peak model
太赫兹（THz）超材料由于其独特的吸收体而被开发用于THz传感、探测、成像和许多其他功能。然而，异常的吸收光谱随着入射角的不同而变化。因此，我们设计并制作了一个具有金属-绝缘体-金属（MIM）结构超材料吸收体的焦平面阵列。利用太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）测量了入射角为20 ° ~ 60 °时的吸收光谱，实验结果表明吸收光谱随入射角的变化而变化。在这项研究中，开发了一个基本的分析非对称峰模型提取吸收频率特性，定量地探讨这种变化的吸收器的行为与入射角。最好的结果是，对应于最高吸收的频率可以很容易地找到使用这个峰值模型。实验数据与非对称峰模型的验证一致。此外，第二个模型定量相关的入射角的参数被发现，允许预测的吸收光谱的位移和变化。基于二次模型的推导，预测了在特定入射角下的吸收光谱具有谷型吸收曲线。所提出的提取方法的基本特征是，它可以应用于任何基于物理的MIM超材料系统。这样的模型将指导太赫兹超材料吸收器，传感器，成像器和许多其他的设计和优化。
2022-02-25 physics.app-ph 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
Strategies to enhance THz harmonic generation combining multilayered, gated, and metamaterial-based architectures
本研究通过结合多层设计、电门控和金属超表面基底，增强石墨烯基结构中的太赫兹三次谐波产生，实验测得增强因子超三十，并提出了可实现两个数量级增强的架构，推动太赫兹频率转换技术发展。
2024-05-27 physics.app-ph physics.optics
Implementation and Characterization of a Two-Dimensional Printed Circuit Dynamic Metasurface Aperture for Computational Microwave Imaging
我们提出了一个二维的，动态调谐，元表面孔径的设计，制造和实验表征，强调其在计算成像应用中的潜在性能。动态超材料表面孔径（DMA）由一个不规则的平面腔体组成，该腔体馈送大量可调超材料元件，所有这些元件都是在紧凑的多层印刷电路板工艺中制造的。超材料元件作为一个可调辐射器，相关的偏置电路，以及腔参数的设计考虑进行了检查和讨论。一个传感矩阵可以从所测量的发射模式，奇异值频谱提供洞察孔径的信息容量。我们调查的奇异值谱的传感矩阵在各种操作参数，如超材料元素的数量，掩模的数量，和辐射元件的数量。在优化这些关键参数后，我们演示了简单测试对象的计算微波成像。
2019-10-20 eess.IV physics.app-ph 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
Anomalous Resonance Frequency Shift in Liquid Crystal-Loaded THz Metamaterials
通常假设并入有双液晶的光谱可调谐超材料的巴比涅互补图案呈现相同的调谐范围。在这里，我们表明，对于一个混合，太赫兹液晶-超材料，其谐振的折射率的变化的灵敏度基本上不同的两个互补模式。这是由于液晶的取向与图案中感应的局部电场的方向之间的失配。此外，更有趣的是，我们的实验数据表明，有可能将正超材料图案的共振移动到超出对准失配所施加的限制。我们的分析表明，所观察到的异常频移的结果从取向的光学非线性的双液晶。
2021-06-23 physics.optics
Phonon-polariton mediated dual electromagnetically induced transparency-like response in a THz metamaterial
本研究利用耦合卤化铅钙钛矿薄膜声子模式的微米级超材料，实现太赫兹频段可调谐类电磁诱导透明双响应，可在单/双EIT及传统强耦合态间切换，为可调谐太赫兹器件研发提供新途径。
2025-09-02 physics.optics
Unveiling nonlinearities of electromagnetically induced transparency in a THz metamaterial
National Institute of Science Education and Research（国家科学教育与研究中心）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究通过非线性二维太赫兹光谱揭示了超材料中电磁诱导透明性的非线性特性，发现明亮模式弛豫时间与能量交换时间的关系，并通过密度矩阵模型解释了透明窗口的起源。
2025-12-17 cond-mat.other 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
Superradiantly limited linewidth in complementary THz metamaterials on Si-membranes
我们研究互补双开口环太赫兹谐振器上制作的10妈妈薄硅膜。基本LC模式和偶极模式的线宽随着谐振器间距的增加而急剧变窄。提取的LC模式的衰减率作为谐振器密度的函数示出了线性依赖性，证明了谐振器阵列的集体超辐射效应。此外，我们表明，超材料可以被设计为在高谐振器密度下，即在超材料条件下，谐振的低超辐射展宽。使用薄膜作为基底是至关重要的，因为它将THz表面等离子体激元模式转移到更高的频率，防止它们耦合到LC模式，并揭示了大范围晶格间距的超辐射加宽机制。在较高的频率下，在不干扰高Q LC模式的情况下，在Si膜中形成我们归因于光子晶体模式的其他附加模式。我们映射的角度依赖的能带结构，并显示相应的模拟电场分布。
2019-10-02 physics.optics
Design and Optimization of a Metamaterial Absorber for Solar Energy Harvesting in the THz Frequency Range
本文设计并优化了一种基于金、二氧化钒和二氧化硅的三层超材料吸收器，在2.414–5.417 THz宽带范围内实现超过90%的高效、偏振不敏感太阳能吸收。
2025-07-17 cs.SY eess.SY 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
Tunable Metamaterials Fabricated by Fiber Drawing
我们展示了一个实用的可扩展的方法来制造可调超材料。这种超材料是为太赫兹波长设计的，它由聚氨酯组成，聚氨酯中填充了一系列铟线，这些铟线使用了成熟的光纤拉伸技术。超材料的尺寸的修改提供了可调谐性：通过压缩超材料，我们使用THz时域光谱证明了50%的等离子体频移。释放压缩允许超材料返回到其原始尺寸和等离子体频率，证明了动态可逆可调性。
2017-06-07 physics.optics
Investigation of geometry-dependent field properties of 3D printed metallic photonic crystals
实验和数值模拟了一种基于3D打印金属光子晶体的太赫兹（THz）波导，该波导由周期性金属棒阵列（MRA）组成，工作频率范围为0.1-0.6 THz。结果表明，这种波导支持基模和高阶TM模两种波导模式。高阶TM模表现出很强的场约束，并且对几何形状的变化很敏感。通过调节金属棒间隙，可以优化高频带的光谱位置、带宽和透射率。研究表明，通过改变空气间隙的大小，打破磁共振拉曼散射的对称性，可以实现高次模之间的模式转换。
2020-03-15 physics.optics
Tunable Terahertz Amplification Based on Photoexcited Active Graphene Hyperbolic Metamaterials
在太赫兹（THz）频率下的电磁辐射的有效放大和激射是主要通过具有有限可调谐性和窄带功能的量子级联激光器配置实现的非平凡任务。存在对在宽频率范围内具有可重构操作的紧凑且高效的THz电磁源的强烈需求。光激发石墨烯可以作为增益介质，在低THz频率下产生相干辐射，但由于其厚度太薄，其响应非常弱。在这项工作中，我们展示了一种替代设计，以实现有效的可调谐和紧凑的太赫兹放大器和激光器的宽带操作的基础上，主动太赫兹双曲超材料（HMM）设计的多个堆叠的光激发石墨烯层由薄电介质片分离。双曲太赫兹响应的建议的双曲有源隐马尔可夫模型的解析和数值研究和特点。当基于石墨烯的HMM结构被周期性地图案化时，由于双曲色散，宽带慢波传播机制被识别。在这种情况下，可重构放大的太赫兹波在一个很宽的频率范围内获得，这可以通过改变石墨烯的准费米能级可调。我们证明了所提出的可调谐太赫兹放大器或激光器的太赫兹响应由入射光泵浦（光掺杂）和HMM波导阵列中的加载电介质材料控制，这是一个有趣的特性，可以具有太赫兹放大，发射和传感应用的巨大潜力。
2018-11-15 physics.optics
Sensing with THz metamaterial absorbers
从微波到电磁波谱的光学部分的超材料完美吸收器由于其吸收电磁辐射的能力而被深入研究。超材料对光的完美吸收为面向应用的功能（如高效传感器和发射器）开辟了新的机会。我们提出了一种基于吸收体的太赫兹频率传感方案，并讨论了优化设计，以实现高频率和幅度的灵敏度。作为传感器的理想超材料吸收体的主要优点是吸收体共振频率的灵敏偏移以及共振振幅的急剧变化，这是由于分析物与处于共振理想吸收频率的电场和磁场的强相互作用。我们比较了完美的超材料吸收体的传感性能与其互补的结构设计和平面超表面具有相同的结构。对于这里的吸收体传感器获得的最佳FoM值是2.67，我们发现其显著高于相同的平面超材料谐振器设计。我们进一步表明，传感器的灵敏度取决于分析物的厚度与获得的最佳灵敏度值接近λ/4 n的厚度，λ是自由空间共振波长和n是分析物的折射率。由于几种材料在太赫兹频率下具有独特的光谱特征，因此超材料吸收体作为太赫兹光谱域中的传感器的应用将具有巨大的意义。
2014-08-16 physics.optics
Quasi-static and propagating modes in three-dimensional THz circuits
我们提供了在太赫兹频率范围内的三维超材料谐振器的电磁模式的分析。的结构的基本谐振完全描述的分析电路模型，它不仅再现的谐振频率，但也与入射的太赫兹辐射的超材料的耦合。我们还证明了传播效应的贡献，并展示了如何通过设计来减少它们。在优化设计中，电场能量集中到超亚波长（$λ$ /100）电容器中，其中我们插入基于二维电子气中的集体电子激发的半导体吸收体。优化的电场约束证明了观察的超强光-物质耦合制度，并打开了许多可能的应用，这些结构的探测器，调制器和太赫兹辐射源。
2020-05-15 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
Ultrafast terahertz superconductor van der Waals metamaterial photonic switch
本研究设计了基于高温超导BSCCO范德华材料的超快太赫兹超材料光子开关，实现相位和幅度调制，开关时间50皮秒，并探讨了光-物质相互作用动力学，适用于通信和量子技术。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
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
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
Extended Malus' Law with THz metallic metamaterials for sensitive detection with giant tunable quality factor
我们研究了偏振器分析器安装的太赫兹制度与完美的导电金属偏振器制成的周期性亚波长图案。我们解析地研究了在起偏器和检偏器之间发生的多次反射对透射响应的影响。我们证明，这种相互作用导致修改后的传输响应：扩展的Malus定律。此外，我们还证明了透射响应可以通过起偏器和检偏器之间的距离来控制。对于特定的设置，安装表现出极其敏感的传输响应。这一有趣的特性可用于高精度传感和表征应用。我们特别提出了一种通用的设计，用于测量电光响应的材料在太赫兹域允许检测的折射率变化小到$10^{-5}$。
2016-01-26 physics.optics
High temperature metamaterial terahertz quantum detector
本文提出了一种基于三维超材料的高温太赫兹辐射量子探测器。超材料单元由与天线元件横向耦合的电感器-电容器（LC）谐振器组成。由半导体量子阱组成的吸收区包含在LC结构的强超亚波长电容器中。天线的高辐射损耗允许极大地提高入射THz辐射的收集效率，而LC谐振器的小有效体积允许以减小的电面积进行强烈的光-物质耦合。因此，我们的探测器在比迄今为止所展示的传统量子阱探测器高得多的温度下工作。
2020-12-21 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
THz meta-foil - a new photonic material
看得更清楚或变得不可见是强烈推动太赫兹超材料发展的愿景。弦是超材料的优选结构，因为它们沿着一个维度连续延伸。在这里，我们证明了横向互连串的结构元件，放置在振荡节点，如不淬灭电磁谐振，使自支撑的独立的全金属超材料的制造。直立的S弦，通过杆相互连接，形成一个空间网格，我们称之为元箔。通过这种方式，我们在超材料的“原子”之间引入了结合，从而消除了传统的“冻结解决方案”，如基质嵌入或基底上的薄膜。元箔是局部刚性的，但全局柔性。即使弯曲成半径为1厘米的圆柱体，它们也能保持其光谱响应，从而成为曲面上真正的超材料。利用UV/X射线光刻和最终的塑料成型，元箔可以大面积和大批量地成本有效地制造，以用作光学元件。
2009-09-23 physics.ins-det physics.optics
Terahertz Devices Using the Optical Activation of GeTe Phase Change Materials: Towards Fully Reconfigurable Functionalities
本文展示了对 GeTe 相变材料的光学控制以实现高效可重构太赫兹器件，首次实验证实了全介电 GeTe 太赫兹偏振器的宽带高消光比特性，为场可编程超表面等多功能超材料发展提供新途径。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Inverse design of an all-dielectric digitized terahertz optical power splitter by particle swarm optimization method
这封信提出了一种基于数字化超材料的50：50 TE太赫兹（THz）功率分配器。该装置采用粒子群优化算法进行优化。数字化超材料的结构包含在二氧化硅衬底上沉积的硅板中的圆形空气孔。优化后的结构在0.9-1.1 THz的频率范围内插入损耗（IL）小于3.9 dB。申报器械的占地面积为400 $\times$ 350 $μ$ m $^2$。该器件具有结构紧凑、效率高、全介质、与CMOS工艺兼容等优点。该器件可以作为一个重要的组成部分，在大多数太赫兹电路路由太赫兹波。
2021-04-15 physics.app-ph physics.optics
Composite THz materials using aligned metallic and semiconductor microwires, experiments and interpretation
我们报告的制造方法和太赫兹特性的复合膜含有对齐的金属（锡合金）微丝或硫属化物As 2Se 3微丝。微导线阵列是由堆叠和拉伸光纤制造技术，使用多步共拉低熔点金属或半导体玻璃与聚合物一起。然后将纤维堆叠在一起并压制成复合膜。通过超材料薄膜的传输研究在整个太赫兹范围内（0.1-20太赫兹）使用FTIR和TDS的组合。含金属的超材料被发现具有强偏振特性，而含半导体的材料是偏振无关的，并且可以具有可设计的高折射率。利用传输矩阵理论，我们展示了如何反演复合薄膜的复偏振相关折射率。然后，我们详细的自洽算法检索的光学性能的金属合金的超材料层的制造中使用的有效介质近似。最后，我们通过比较使用2，3和4个连续图纸制作的样品，研究了通过重复堆叠和绘制过程制造亚微米金属线的超材料的挑战。当使用金属合金时，我们观察到相分离效应和纳米网格在小金属线上的形成。
2010-09-14 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
Design and Analysis of a Vanadium Dioxide-Based Ultra-Broadband Terahertz Metamaterial Absorber
本文设计并分析了一种基于VO2的超宽带太赫兹超材料吸收体，利用VO2相变实现动态调控，平均吸收率达98.15%，带宽5.38 THz，具有偏振不敏感和结构简单的优势。
2025-08-07 cs.SY eess.SY physics.app-ph
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
Blueshift and Phase tunability in planar metamaterials with toroidal contribution
我们提出了一个可调谐太赫兹超材料的模型。其主要优点是共振蓝移和相位可调谐性，由于在平面金属超分子与纳入硅感应夹杂物的环形激发。
2017-02-28 physics.optics
Gradient Index Metamaterial Based on Slot Elements
提出了一种基于环形缝隙阵列的梯度折射率（GRIN）超材料。该结构允许在垂直于平面入射下的有效折射率的大的变化，从而使得能够构造仅由少量功能层组成的GRIN器件。使用全波模拟，我们证明了环形槽的概念，通过一个3单元的薄梯度折射率透镜的太赫兹（THz）范围。在所提出的实现中，我们实现了Δ n = 1.5的折射率对比度，从而导致适合于将THz辐射聚焦到小于波长的光斑尺寸的高折射率透镜。
2010-02-04 physics.optics
Freeform terahertz structures fabricated by multi-photon lithography and metal coating
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Vanguard Photonics GmbH（Vanguard光子学有限公司）
本研究提出一种利用多光子激光光刻结合定向金属沉积和3D打印遮挡结构的方法，制造了高性能毫米波和太赫兹自由曲面结构，展示了其在太赫兹互连、探针尖端和悬浮天线等器件上的颠覆性应用潜力。
2024-01-06 physics.app-ph physics.optics
Strong-Field Terahertz Control of Plasmon Induced Opacity in Photoexcited Metamaterial
一种由辐射缝隙天线和次辐射互补开口环谐振器组成的太赫兹超材料，由于耦合振子亮模和暗模之间的相消干涉，在很窄的光谱范围内表现出等离子体激元诱导的不透明性。飞秒光激发瞬间淬灭模式耦合和等离子体激元振荡，将光载流子注入超材料中。耦合超材料中的等离子体共振被强太赫兹脉冲瞬时恢复。强太赫兹场诱导光生载流子的谷间散射和带间隧穿，并实现光生载流子迁移率的显著降低。非线性太赫兹相互作用的超快动力学揭示了光生载流子和等离子体激元振荡之间复杂的相互作用。等离子体激元振荡的高场THz控制意味着超高速等离子体激元的潜在应用。
2020-09-03 physics.optics
A New Artificial Dielectric Metamaterial and its Application as a THz Anti-Reflection Coating
我们描述了一种新型的人工介电材料，它在毫米和亚毫米波长的应用。该材料是由多层金属网制成的，这些金属网在薄聚丙烯片上形成图案，然后使用热压工艺将这些金属网粘合在一起，以提供能够可靠地循环至低温的平面坚固盘。这种材料的折射率可以通过调整金属网层的几何形状和间距来调节。我们展示了它的用途，通过设计和表征的Z-切割晶体石英板的宽带减反射涂层。该涂层的制造和应用的石英使用热压技术和特征在于使用傅里叶变换光谱仪。的性能被证明是在HFSS和传输线建模结果很好的协议。
2011-07-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Achieving 100% amplitude modulation depth in a graphene-based tuneable capacitance metamaterial
本研究提出从衬底背面激发并在石墨烯贴片中引入空气间隙两种方案，克服石墨烯无带隙限制，实现了工作于2.0-2.5太赫兹、调制深度达99.01%振幅和99.99%强度、速度超3兆赫的太赫兹调制器。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Topological insulator-based Dirac hyperbolic metamaterial with large mode indices
双曲型超材料（Hyperbolic Metamaterials，简称HHMF）是一种具有双曲型等轴表面的工程材料，能够实现一系列新的现象和应用，包括负折射、增强传感、亚衍射成像、聚焦和波导。由于其组成材料的固有性质，现有的HISTORY主要在可见光和红外光谱范围内工作。在这里，我们展示了太赫兹范围的狄拉克HMM使用拓扑绝缘体（TI）作为积木。我们发现，该结构的房屋高达三个高波矢体积等离子体激元（VPP）模式，与传输矩阵建模一致。VPP具有范围从126到531的模式指数，比在传统介质中观察到的VPP模式大10- 100倍，同时保持相当的品质因数。我们将这些性质归因于占据拓扑绝缘体表面态的电子的二维狄拉克性质。由于这些是范德华材料，这些结构可以在各种衬底上以晶片规模生长，使它们能够与现有的THz结构集成，并实现下一代THz光学器件。
2022-09-17 physics.optics
An On-Chip Continuous Wave Terahertz Spectrometer
连续波（CW）太赫兹光谱是一种很有前途的高精度光谱工具，可用于生物、化学和固态等各种样品的检测。然而，经常会感兴趣的是，检查孤立的样品，从扩大光谱特征的整体效应。在这种形式中，具有低浓度吸收剂的样品具有减小的截面，使得与外部驱动场的耦合成为挑战。通过利用太赫兹超材料，可以借用表面增强拉曼光谱的概念来限制和集中太赫兹场，以增加具有小截面的样品的灵敏度。我们的工作结合了高速光电二极管技术和太赫兹超材料，为这一挑战提供了解决方案。我们在这里提出了一个概念验证的芯片上太赫兹光谱仪集成超材料波导。
2022-12-05 physics.ins-det physics.optics
THz-TDS time-trace analysis for the extraction of material and metamaterial parameters
我们报告的方法和相关的开源软件，适合@TDS，在一台普通的个人电脑上工作。该方法基于太赫兹时域光谱系统的时间跟踪数据的拟合，使得能够检索电介质样品的折射率和超表面的谐振参数（品质因数、吸收损耗等）。该软件包括从频域数据中提取折射率的常用方法。然而，这些方法是有限的，例如在高噪声水平的情况下或者当吸收峰使吸收光谱饱和从而使信号达到噪声水平时。我们的软件允许使用一种新的方法，其中折射率直接从时间轨迹拟合。其思想是通过参数物理模型（Drude-Lorentz模型和时域耦合模理论）对材料或超材料进行建模，并在传播模型中实现随后的折射率以模拟时间轨迹。然后，使用优化算法来检索与所研究的材料/超材料相对应的模型的参数。本文对该方法进行了解释，并在虚拟样本上进行了测试，以探讨该模型的可行性和可靠性。最后，我们使用Fit@TDS对石英上的高电阻率硅、乳糖和金超颖表面的实际样品进行测试，以显示我们的方法的能力
2019-01-08 physics.optics
Colloidal superlattices for unnaturally high-index metamaterials at broadband optical frequencies
金属纳米颗粒（NP）组装的最新进展使光学领域前所未有的光物质相互作用的复杂工程成为可能。在这项工作中，我扩大了NP光学超材料的设计灵活性，将可达折射率的上限推到不自然的高制度。对NP超晶格单层的几何参数的精确控制赋予了电共振和相关有效介电常数的显著增加，远远超出了自然可达的制度。同时，有效的渗透性，实现高折射率的另一个关键因素，被有效地抑制通过减少纳米粒子的厚度。通过建立这一设计规则，我已经实现了不自然的高折射率（15.7在电谐振和7.3在准静态极限）在宽带光频率（100 THz ~ 300 THz）。我还将这种NP超材料与石墨烯结合起来，以在宽的光学频率上电气控制高折射率。
2015-07-24 physics.optics
3D-printed terahertz subwavelength dual-core fibers with dense channel-integration
本研究提出并通过3D打印制备了可与WR5.1法兰便捷连接的太赫兹亚波长矩形保偏双芯光纤，4mm纤芯间距下实现超15dB信道隔离，为大容量太赫兹空分复用通信提供低成本密集集成方案。
2024-08-19 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
