Hybrid metal-dielectric ring resonators for optical magnetic metamaterials down to ultraviolet range
本文从麦克斯韦方程组出发，导出了开口环谐振器的磁共振模型。使用这个模型，我们重新审视开口环谐振器的缩放。受我们模型的启发，我们提出了一种新型的分裂混合金属-介质环形谐振器，其环形由中等高折射率的介质材料（如SiC，TiO 2，ZnS）（主要部分）组成，而金属（如Ag）填充间隙。这种新的磁性超材料能够克服开口环谐振器的饱和问题，因此能够在短波长下工作到紫外线范围。
2012-10-02 physics.optics
III-V semiconductor nano-resonators-a new strategy for passive, active, and nonlinear all-dielectric metamaterials
由介质谐振器组成的超材料由于其低的本征损耗和各向同性的光学响应而引起了人们的广泛关注。特别地，由硅介电谐振器制成的超颖表面已经显示出期望的行为，诸如有效的非线性光学转换、光谱滤波和先进的波前工程。为了进一步探索电介质超材料的潜力，我们提出了由外延生长的III-V族半导体制造的全电介质超材料，其可以利用III-V族半导体的高二阶光学可折射率，以及单片集成有源/增益介质的容易性。具体而言，我们使用选择性湿氧化工艺来创建GaAs纳米谐振器，该工艺形成低折射率AlGaO（n~1.6）下层，类似于使用绝缘体上硅晶片形成的硅介电谐振器。我们进一步使用相同的制造工艺来展示多层III-V介质谐振器阵列，为我们提供了新的器件工程自由度。对于这些阵列，我们在实验上测量~100%的反射率在一个广泛的光谱范围。我们设想，全介质III-V族半导体超材料将为无源、有源和非线性全介质超材料开辟新的途径
2016-05-01 physics.optics
Twisted split-ring-resonator photonic metamaterial with huge optical activity
耦合开口环谐振器超材料先前已被证明具有大的耦合效应，这是获得大的有效光学活性的先决条件。通过适当的横向排列，我们完全消除了线性双折射，获得了纯旋光性和相关的圆光学二向色性。在100太赫兹频率附近的实验和相应的建模是在良好的协议。对于厚度为205nm的样品，得到了约30度的旋转角。
2010-01-25 physics.optics
Investigation of Vertical Spiral Resonators for Low Frequency Metamaterial Design
本文深入探讨了垂直螺旋谐振器（VSR）的特性。它们表现出相对高的Q因子和大约百分之几的自由空间波长的尺寸，这使它们成为组装超材料器件的理想候选人。通过简单的解析实验，得到了振动时效的准静态模型，并研究了几何参数对谐振频率的影响。
2008-10-14 physics.optics
A lossless metamaterial with tunable permittivity and its application as a compact phase shifter
在这封信中，我们提出了一种新型的无损超材料，其有效介电常数是可调的从负值到正值。用解析和数值方法研究了它的光学响应。我们进一步证明，这种可调超材料可以显着调制入射脉冲的相位，反射损耗可以忽略不计，作为一个有效的移相器。
2010-05-06 physics.optics
Observation of Fano resonance using a coupled resonator metamaterial composed of meta-atoms arranged by double periodicity
研究了由双周期电开口环谐振器（eSRR）阵列组成的平面超材料的传输特性。由于双周期异向介质中不同晶格周期引起的不同谐振模式之间的耦合，可以预期Fano谐振的出现与耦合经典振子的情况相同。我们制作了互补的eSRR，并验证了在太赫兹区域的双周期性的eSRR的透射光谱中出现了Fano样的光谱形状。
2016-12-12 physics.optics
Impact of resonator geometry and its coupling with ground plane on ultrathin metamaterial perfect absorbers
我们研究了谐振腔的几何形状及其与地平面的耦合对超材料理想吸收体性能的影响。以交叉谐振器为例，我们发现通过改变谐振器的几何尺寸可以进一步减小吸收体的厚度。数值模拟和理论计算表明，多次反射的相消干涉是近单位吸收的主要原因。谐振器阵列和接地平面之间的近场耦合可能是显著的。当考虑这种耦合时，使用干涉模型计算的理论结果与实验和数值模拟非常一致。
2012-07-02 physics.optics
Radiative Emission Enhancement Using Nano-antennas Made of Hyperbolic Metamaterial Resonators
分析了双曲型超材料谐振器作为纳米天线用于增强其附近量子发射体的辐射发射。已经表明，由于非常大的态密度，双曲超材料衬底附近的发射器的自发发射率显著增强。然而，增强耦合到自由空间，这是中央的应用，如固态照明，还没有得到显着的研究。在这里，我们用数值方法证明了在660 nm波长处的自由空间辐射发射的大约100倍的增强，通过利用圆柱形HM谐振器，其半径为54 nm，高度为80 nm，在不透明的银包覆衬底的顶部上。我们还展示了如何自由空间辐射增强因子取决于偶极子的方向和发射器附近的亚波长谐振器的位置。此外，我们还计算了亚波长间距的HM谐振器阵列可以保持单个谐振器的大部分增强效果。
2014-08-14 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
Construction of Chiral Metamaterial with U-Shaped Resonator Assembly
手征结构可以用来构造具有负折射率（NRI）的超材料。在具有两个谐振频率wH和wL的双层金属U形谐振器的组件中，由特定表面电流分布贡献的有效感应电偶极子和磁偶极子在相同频率处共线。因此，对于左旋圆偏振光，NRI发生在wH，而对于右旋圆偏振光，NRI发生在wL。我们的设计为利用手征结构来调控电磁特性提供了一个新的范例，对手征超材料的研究具有一定的启发意义。
2009-12-18 physics.optics
Superdimensional Metamaterial Resonators
我们提出了一个全新的方法设计的超材料阵列，有效的任何波建模的亥姆霍兹方程，包括标量光学和声学。这些装置的设计和分析是基于本征值和本征函数渐近解的薛定谔波方程与谐波和退化的潜力。这些谐振器表现为超维的，具有比从物理维度预期的更高的本征值的局部密度和更大的波集中，例如，平面谐振器用作3维或更高维的介质，而体材料有效地用作4维或更高维的介质。应用包括具有高密度谐振频率和巨大聚焦的天线，并且可能是宽带的。
2014-09-11 physics.optics
Subwavelength grating metamaterial waveguides and ring resonators on a silicon nitride platform
我们首次提出并演示了在氮化硅平台上的亚波长光栅（SWG）超材料波导和环形谐振器。SWG波导的设计使得布洛赫模式与顶部包层材料的53%的大重叠被实现，展示了在倏逝场传感和光放大中的应用的优异潜力。的设备，其具有大于100纳米的临界尺寸，制造使用商业快速回转氮化硅原型铸造工艺，使用电子束光刻。所制造的器件的实验表征揭示了优异的环形谐振器内部品质因数（2.11x10^5）和C波段中的低传播损耗（~1.5 dB/cm），与硅基SWG环形谐振器相比，这两个参数都有显著改善。这些结果表明，SWG超材料结构的氮化硅基光子集成电路的良好前景。
2022-09-19 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
Tunable transmission and harmonic generation in nonlinear metamaterials
研究了一种工作在微波频率下的可调谐非线性超材料的特性。我们制作了由双开口环谐振器和导线组成的非线性超材料，其中变容二极管被引入到每个谐振器中，以便可以通过改变输入功率来动态地调谐磁共振。我们表明，在较高的功率的超材料的传输变得依赖于功率，我们证明实验功率依赖的传输特性和选择性产生的高次谐波。
2008-10-27 physics.optics
Electromagnetic response of a metamaterial with field-gradient-induced transparency
研究了一种动态可控的电磁感应类谐振超材料。超材料的单元结构由低品质因数谐振器和高品质因数谐振器组成。入射电磁波在横向方向上的场梯度在这两种类型的谐振器之间感应耦合，并引起透明现象。我们提出的电磁响应的动态控制的仿真和实验结果。
2011-07-30 physics.optics
Graphene-based extremely wide-angle tunable metamaterial absorber
我们研究了基于石墨烯的各向异性超材料结构的吸收特性，其中超材料层具有对应于近零介电常数的电磁响应。我们发现，通过分析和数值研究，近完美的吸收出现在一个异常广泛的光束入射角。由于石墨烯的存在，吸收可通过栅极电压调节，从而提供能量传输的动态控制。我们发现，这种强烈增强的吸收是由于光与沿石墨烯/超材料混合物传播的快速波模之间的耦合而产生的。
2016-08-24 physics.optics
Electromagnetically induced transparency like transmission in a metamaterial composed of cut-wire pairs with indirect coupling
本文从理论上和数值上研究了由间接耦合谐振器组成的超材料。首先，我们从理论上分析了间接耦合谐振器的力学模型。理论分析表明，在具有强间接耦合的超材料中，可以出现类似电磁感应透明（EIT）的现象，其透明带宽小于本构谐振器的谐振线宽。然后，我们用时域有限差分法（FDTD）数值研究了由耦合切割线对组成的超材料的特性。FDTD模拟证实了由于间接耦合，在超材料中发生了类似EIT的透明现象。最后，我们比较了理论和数值分析的结果。耦合谐振器的力学模型很好地描述了类EIT超材料的行为。
2014-03-03 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
Frequency-tunable metamaterials using broadside-coupled split ring resonators
我们提出了频率可调谐超材料设计在太赫兹（THz）频率使用宽边耦合分裂环谐振器（BC-SRR）阵列。频率调谐，所产生的近场耦合的变化，是通过在平面内的水平或垂直位移的两个SRR层。对于电激励，共振频率作为位移的函数连续红移。最大频移发生在半个晶胞的位移，垂直位移导致663 GHz的位移（f0的51%），水平位移产生270 GHz的位移（f0的20%）。我们还讨论了显着的差异，出现电激励相比，磁激励的BC-SRRs的调谐。
2010-08-12 physics.optics
Terahertz active spatial filtering through optically tunable hyperbolic metamaterials
我们从理论上考虑红外驱动的双曲型超材料能够空间过滤太赫兹辐射。超材料是由交替的半导体和电介质层制成的平板，其在太赫兹频率下的均匀单轴响应显示出不同符号的主折射率。由超材料双曲色散提供的间隙允许板在通过改变红外辐射强度可调谐的带宽内停止空间频率。我们数值上证明了设备的功能，通过诉诸全波模拟耦合到半导体层中的红外辐射光激发的电荷载流子的动力学。
2012-05-30 physics.optics
Tunable magnetic response of metamaterials
我们展示了一种工作在可见光范围内的具有负磁导率的热可调谐光学超材料。通过用对准的双折射液晶（NLC）覆盖耦合的金属纳米带，超材料的磁响应波长通过控制环境温度而被有效地调谐，经由相变改变LC的折射率。当环境温度从20 ℃升高到50 ℃时，磁响应波长从650nm移动到632nm。数值模拟证实了我们的测试和匹配的实验观察。
2009-07-10 physics.optics
Coupled magnetic plasmons in metamaterials
磁性超材料由尺寸小于其激发波长的磁性谐振器组成。其独特的电磁特性在早期被有效介质理论所描述。然而，有效介质模型没有考虑磁性元件之间的相互作用;因此，大块超材料的有效特性是许多非耦合谐振器的“平均效应”的结果。近年来，研究表明，磁共振器之间的相互作用可以导致一些新的现象和有趣的应用，不存在于传统的非耦合的超材料。本文综述了超材料中耦合效应引起的磁等离子体激元的研究进展。对于由多个相同的磁谐振器组成的系统，这些单元之间的耦合由于杂化而产生多个离散的谐振模式。在包括无限数量的磁性元件的系统的情况下，这些多个离散谐振可以通过强耦合扩展以形成连续频带。这种宽带和可调磁性超材料可能有有趣的应用。在未来，许多新型的超材料和纳米光子器件可以从耦合谐振器系统中开发出来。
2009-07-29 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
Electronic Metamaterials with Tunable Second-order Optical Nonlinearities
设计具有可调非线性光学特性的超材料的能力对于非线性光学是至关重要的。传统上，金属已被用来增强非线性光学相互作用，通过场局域化。在这里，受材料的电子特性的启发，我们介绍并实验证明了一种非对称金属-半导体-金属（MSM）超材料，该材料具有大的且电子可调的有效二阶光学极化率（\c{hi}（2））。诱导的\c{hi}（2）源自半导体（\c{hi}（3））的三阶光学极化率与工程内部电场之间的相互作用，所述工程内部电场由在其界面处具有不同功函数的两种金属产生。我们证明了MSM超材料的二次谐波强度是其成分的五倍，其电可调非线性系数范围为2.8至15.6 pm/V。
2017-04-21 physics.optics
Discontinuous design of negative index metamaterials based on mode hybridization
电感器-电容器（ELC）谐振器提供一系列电谐振，并且一对ELC谐振器导致每个谐振分成两个模式，即，磁和电模式，对应于反对称和对称电流分布。通过对ELC谐振器的精心设计，我们可以通过将第一电共振模式和第二磁共振模式重叠的模式混合来实现负折射率超材料。这种非连接设计可以提供实现三维负折射率超材料的机会。
2012-09-25 physics.optics
Controlling electromagnetic scattering with wire metamaterial resonators
辐射的操纵是实现一系列电磁应用所必需的。由于天线和散射体的特性对周围环境非常敏感，因此宏观人工创建的材料是塑造其特性的良好候选者。特别是，超材料能够控制电磁状态的色散和密度，可用于从物体散射。因此，适当设计的电磁环境可以控制波的现象。在这里，散射偶极子的电磁特性，位于内部的线介质（超材料）的数值和实验分析。研究了超材料的几何形状、介质内偶极子的排列以及入射辐射频率对散射现象的影响。结果表明，偶极子的谐振与超材料的法布里-珀罗模式杂交，导致电磁特性的完全重塑。观察到受控散射抑制和超散射的制度。数值分析是在协议与实验，在GHz的频谱范围内进行。报告的方法，散射控制与超材料可以直接映射到光学和红外光谱范围内，采用麦克斯韦方程组的可扩展性。
2016-06-05 physics.optics
Polarization modulation by tunable electromagnetic metamaterial reflector/absorber
提出了一种利用可调谐超材料反射/吸收器反射电磁波的偏振调制方案。通过构造由二极管耦合的谐振单元的超材料，我们证明了正交偏振入射波的电磁反射可以通过调节相应二极管上的偏置电压来独立地调谐。由于这一特性，反射的电磁波可以被电控制成在谐振频率处具有从0 °到90 °的连续可调方位角的线偏振，或者在离开谐振频率时具有可调主轴方位角的椭圆偏振。通过数值模拟和微波波段的实验测量，验证了所提出的性质，这使我们能够灵活地电调制电磁波的偏振态。
2010-10-21 physics.optics
Tunable light trapping and absorption enhancement with graphene-based complementary metamaterials
表面等离子体共振（SPR）技术被广泛应用于光电子器件中，它可以捕获入射光并增强吸收。石墨烯作为具有强半金属性和连续可调表面电导率的等离子体材料的可用性使得其有希望动态地调制石墨烯基超材料的吸收增强。在这里，我们用数值方法证明了石墨烯基互补超材料可以实现可调光捕获和吸收增强。此外，我们还探讨了所提出的设备的偏振灵敏度，在这种情况下，无论是TM或TE平面波在特定波长可以有效地吸收通过简单地操纵费米能量的石墨烯。因此，这项工作可以找到潜在的应用在下一代的光电探测器与可调光谱和偏振选择性在中红外和太赫兹（THz）制度。
2017-09-08 physics.optics
Locally Enhanced and Tunable Optical Chirality in Helical Metamaterials
我们报告的光学手征的数值研究。用平面波照射的交错金螺旋将右和左圆偏振电磁场能量集中到亚波长区域。这些增强手性的斑点可以通过改变照明参数在位置和大小上平滑地移动，从而允许在纳米尺度上控制光-物质相互作用。
2016-11-23 physics.optics
Tunable fishnet metamaterials infiltrated by liquid crystals
数值分析了鱼网形超材料中渗透液晶液晶的光学响应和有效宏观参数。我们表明，即使是少量的液晶可以提供调谐的结构，由于重新取向的液晶导演。这使得可切换的光学超材料成为可能，其中折射率可以通过外部场从正切换到负。这种调谐主要是由空穴截止波长的偏移决定的，由于等离激元色散的变化，其影响很小
2010-04-06 physics.optics
Hyperbolic metamaterial as a tunable near-field spatial filter for the implementation of the active plasmon injection loss compensation scheme
我们提出了如何物理实现的辅助源中描述的最近推出的主动等离子体激元注入损耗补偿方案增强近场超透镜。特别是，我们表明，在主动等离子体激元注入方案中描述的辅助源的特性，包括可调谐窄带和选择性放大，通过卷积可以实现通过使用双曲超材料作为近场空间滤波器。除了损失补偿，建议的近场空间滤波器可以用于实时高分辨率边缘检测。
2017-10-26 physics.optics
A linear-to-circular polarization converter with half transmission and half reflection using a single-layered metamaterial
从理论上和数值上证明了一种利用单层超材料实现的半透射半反射的线-圆偏振转换器。超材料的单胞由两个尺寸相同的耦合开口环谐振器组成。基于耦合开口环谐振器的电路模型的理论分析表明，当开口环谐振器之间的磁耦合被设置为一定的强度时，实现线偏振到圆偏振转换器。时域有限差分模拟表明，单层超材料具有线-圆偏振转换器的特性，并且该偏振转换器具有半透半反镜和四分之一波片的综合特性。
2014-12-16 physics.optics
Spectrally tunable linear polarization rotation using stacked metallic metamaterials
我们从理论上研究了金属超材料叠层的传输特性，并表明它能够实现选择性地呈现宽带（$Q<10$）或极窄带（$Q>10^5$）偏振旋转的完美传输。我们特别强调了堆叠结构的布置以及超材料晶胞的几何形状如何高度影响光谱域中的传输。为了这个目的，我们使用一个扩展的分析琼斯形式主义，使我们能够得到一个严格的和分析的传输表达式。这种多功能的结构可以在偏振测量或太赫兹波的光偏振控制中找到潜在的应用。
2017-02-28 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
Tunable electromagnetic chirality induced by graphene inclusions in multi-layered metamaterials
我们从理论上研究了一类新型的多层超材料的电磁响应，通过交替石墨烯片和电介质层，整个结构不表现出沿堆叠方向的反射对称平面。我们表明，该结构的电磁响应的特征在于由一个有效的手征参数描述的磁电耦合。利用石墨烯-光耦合的内在可调谐性，我们证明了通过外部电压门控改变石墨烯化学势可以调谐介电和手性电磁响应。
2013-10-23 physics.optics
Broadband enhanced chirality with tunable response in hybrid plasmonic helical metamaterials
设计宽带增强的手性对于新兴的手性化学和传感领域，或者在最近引入的纳米光子手性量子和经典光学应用中控制光子的自旋轨道动量具有强烈的兴趣。然而，手征光-物质相互作用具有极其微弱的性质，难以控制和增强，并且不能调谐或宽带化。此外，在技术上重要的可见光到紫外光谱处实现强、宽带和可调谐手性的平面双纳米光子结构仍然是难以捉摸的。在这里，我们解决这些重要的问题，通过实验证明和理论验证光谱可调，极大的，和宽带手旋光响应的纳米螺旋超材料。报道的全介电和介电-金属（混合）等离子体超材料的新设计允许通过大规模纳米光子结构实现有史以来最大和最宽的测量手性库恩不对称因子。此外，所提出的自下而上制造的光学超材料的强圆二色性可以通过改变它们的尺寸和它们的电介质和等离子体螺旋子部分之间的比例来调谐。目前展示的超材料有望为手光学领域的发展提供实质性的推动，从而在纳米尺度上显著增强和宽带手征光-物质相互作用。
2021-01-28 physics.optics
A Random Access Reconfigurable Metamaterial and a Tunable Flat Lens
控制超材料结构中的单个超分子的谐振特性的能力将为动态地成形电磁辐射的波前提供最终的自由度，用于诸如可变像差校正平面透镜、动态全息图以及空间强度和相位调制器的应用。在这里，我们报告的第一个示范的超材料，其中每个单独的超分子的谐振特性可以连续控制，从而提供了一个最终的自由，在实现微波辐射的电磁波阵面的动态控制。我们称之为随机存取可重构超材料（RARM）。为了实现RARM，我们使用微流体技术以精确的方式创建了一系列充满液态金属的腔体。所开发的RARM用于提供可调谐平面透镜的第一个演示。
2014-06-11 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
Effects of mutual coupling in dual-resonance metamaterials
这封信提出了一个由两组不同谐振频率的电LC（ELC）谐振器组成的超材料中互耦合效应的研究。通过仿真和实验，发现当两个共振变得光谱接近时，它们经历显著的移位和减弱。等效电路模型表明，两个谐振器组之间的电感耦合是谐振特性变化的主要原因。这项研究是基础设计超材料与扩展带宽或空间可变的响应。
2011-09-01 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
Super FSR tunable optical microbubble resonator
如果光学谐振器的可调谐范围超过包含该谐振器的所有特征模式处的谐振的光谱间隔，则该光学谐振器通常被称为完全可调谐的。对于高Q因子的球形和环形微谐振器，该间隔与方位角自由光谱范围一致。在这封信中，我们展示了第一个机械完全可调的球形微谐振器创建的二氧化硅微泡具有100微米级半径和微米级壁厚。该谐振器的可调谐带宽是其方位角自由光谱范围的两倍以上。
2010-04-14 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
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
Chiral metamaterials with negative refractive index based on four "U" split ring resonators
单轴手征超材料是由两层四个U形开口环谐振器相互扭转90 °构成的。它显示出巨大的旋光性和圆二色性。反演结果表明，由于大的手征性，圆偏振波可以实现负折射率。实验结果与数值计算结果吻合较好。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wavelength-Tunable Infrared Metamaterial by Tailoring Magnetic Resonance Condition with VO2 Phase Transition
在这项工作中，我们报告的波长可调谐红外超材料的设计与相变的二氧化钒（VO 2）激发磁共振。数值模拟表明，当VO 2是一种金属时，在10.9 μ m的波长处有一个宽的吸收峰，但当VO 2在低于其相变温度68 ℃时转变为介电相时，吸收峰移到15.1 μ m。共振波长的38.5%的可调谐性源于金属VO 2中等离子体激元辅助的磁共振与电介质VO 2中光学声子辅助的磁共振的不同激发条件。借助共振波长处的电磁场分布，阐明了其物理机制。本文还讨论了等离子体-声子耦合引起的混合磁共振模式。研究结果对新型电子、光学和热器件的主动控制具有重要意义。
2014-08-06 physics.optics
Tunable anisotropic perfect absorption in hyperbolic metamaterials based on black phosphorous/dielectric multilayer structures
黑磷（BP）是一种具有优异光学性能的二维材料，是多层双曲型超材料的理想组成部分。在这项工作中，我们设计了一个多层结构，由BP/电介质层堆叠的单位细胞图案上的金镜，并从理论上证明了可调谐的各向异性吸收在红外制度。相邻晶胞之间的电偶极共振驱动该结构处于临界耦合状态，并且该结构的阻抗与自由空间的阻抗相匹配，显示出对于一个偏振方向的完美吸收，而对于另一个偏振方向的阻抗失配导致在相同波长处仅为8.2 $\%$吸收。该结构的各向异性吸收响应可以归因于BP的固有各向异性，其表现出对入射角的依赖性很小。此外，我们研究了电子掺杂的BP和几何参数的建议结构的可调谐光吸收。这些结果表明BP在构建多层双曲型超材料方面具有巨大的潜力，并为设计在红外区域具有可调谐光谱和偏振选择性的各向异性元器件开辟了途径。
2019-11-04 physics.optics
Slow-light plasmonic metamaterial based on dressed-state analog of electromagnetically-induced transparency
我们考虑了一种简单的结构来实现一维慢光超材料与大的带宽延迟产品使用形法布里-珀罗谐振器作为积木。由于电磁感应透明的缀饰态图像的经典模拟，每个元原子产生大的群指数。通过连接多达8个亚原子，我们发现带宽延迟产品超过单位和群指数接近100。我们的方法是相当普遍的，可以适用于任何类型的法布里-珀罗谐振器和调谐到不同的工作波长。
2015-05-26 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
Hyperbolic Metamaterial Nano-Resonators Make Poor Single Photon Sources
本文利用准正规模方法研究了双曲型超材料纳米谐振器耦合量子偶极子辐射源的光学性质。我们表明，耦合到超材料纳米谐振器可以导致显着的Purcell增强，这是近一个数量级大于等离子体共振器具有可比的几何形状。然而，相关联的单光子输出$β$ -因子极低（大约10 $\%$），远小于可比尺寸的金属谐振器的那些（70 $\%$）。使用准正规模式展开的光子格林函数，我们描述了如何低的$β$ -因素是由于增加欧姆淬灭所产生的红移共振，较大的品质因数，和较强的限制光内的金属。与目前的智慧相反，这些结果表明双曲超材料纳米结构对于单光子源来说是糟糕的选择。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
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
Cut-wire-pair structures as two-dimensional magnetic metamaterials
我们研究了基于切割线对而不是开口环谐振器的磁性超材料的数值和实验。切割线对平面结构被扩展，以便创建适合于缩放到光学频率的真正二维超材料。我们制作了工作在微波频率下的切割线超材料，晶格间距约为自由空间波长的10%，并与直接数值模拟结果吻合良好。与基于开口环谐振器的结构不同，切割线对中的最近邻耦合可以导致在横向方向上传播的磁阻带。
2008-09-11 physics.optics
Nano-scale tunable optical binding mediated by hyperbolic metamaterials
精心设计的纳米结构可以激发新型的光机械相互作用，并允许超越经典衍射光学元件的限制。除了强的近场定位，纳米结构的环境允许控制散射通道，并可能定制多体相互作用。在这里，我们调查的光学绑定的效果，其中几个粒子表现出集体的机械行为聚束在一起的光场。与经典的结合，其中粒子之间的分离距离是衍射限制，一个辅助双曲元表面在这里示出，通过引入几个可控的近场相互作用通道来打破这一障碍。双曲超材料的强材料色散以及其支持的光学模式的高空间限制允许实现优异的调谐能力和对纳米尺度上的结合距离的有效控制。此外，由于来自衬底的体积模式的多次反射，与自由空间场景相比，仔细选择超材料板厚度能够使光学结合距离减小几个数量级。辅助可调超材料，它允许控制集体光机械相互作用的纳米尺度上，打开了一个新的研究，包括集体纳米流体相互作用，触发生物化学反应和许多其他的场所。
2019-09-26 physics.optics
Double Fano resonances in a composite metamaterial possessing tripod plasmonic resonances
通过在双开口环谐振器超晶格中嵌入四杆谐振器，制备了具有三脚架等离子体共振的平面复合超材料。双Fano共振观察到一个共同的subradiant驱动振荡器与两个superradiant振荡器耦合。作为四能级三脚架原子系统的经典模拟物，该复合材料的透射光谱表现出双Fano相干效应。两个超辐射振荡器之间的吸收功率的转移是通过操纵通过垂直入射的电磁波的偏振角共轭的两个耦合强度来控制的。
2014-10-27 physics.optics
