Demostración experimental de transparencia inducida electromagnéticamente en un metamaterial flexible acoplado conductivamente con papel de aluminio barato

Resumen

Proponemos un metamaterial metálico de terahercios acoplado conductivamente que exhibe un análogo de transparencia inducida electromagnéticamente (EIT), en el que las antenas de modo brillante y oscuro interactúan a través de corrientes de superficie en lugar de acoplamiento de campo cercano. El papel de aluminio, que es muy barato y se utiliza a menudo en el envasado de alimentos, se utiliza para fabricar nuestros metamateriales. Por tanto, nuestros metamateriales también son metamateriales flexibles. En nuestro diseño, los resonadores de barra de aluminio y los resonadores de anillo dividido de aluminio (SRR) están conectados (en lugar de separados) en forma de una estructura en forma de horquilla. Realizamos una simulación numérica y un experimento para analizar el mecanismo del metamaterial propuesto. La corriente de superficie debido a la resonancia LSP (modo brillante) fluye a lo largo de diferentes caminos y se genera una diferencia de potencial en los espacios divididos de los SRR. Por lo tanto, se induce una resonancia LC (modo oscuro) y se suprime el modo brillante, lo que da como resultado EIT. El fenómeno similar a EIT exhibido por el metamaterial es inducido por corrientes conductoras de superficie, que pueden proporcionar nuevas ideas para el diseño de metamateriales EIT. Además, el proceso de fabricación de microestructuras sobre sustratos flexibles puede proporcionar una referencia para producir microestructuras flexibles en el futuro.

Introducción

Los metamateriales [1, 2] son compuestos diseñados artificialmente con estructuras de sublongitud de onda. Sus propiedades físicas, como la constante dieléctrica, la permeabilidad y la conductividad, pueden diseñarse arbitrariamente cambiando la estructura y el tamaño de la red periódica.Por lo tanto, se pueden realizar muchos fenómenos interesantes adaptando la geometría de las celdas unitarias, con un inmenso potencial de aplicación. tales como metalentes y regulación de frente de onda relacionada en metasuperficie [3, 4, 5, 6, 7, 8], medios de índice negativo [9, 10], polarizadores [11, 12], absorbedores de metamateriales [13, 14, 15] y metadispositivos reconfigurables [16]. La combinación de metamateriales y materiales bidimensionales amplía aún más el alcance de la investigación [17,18,19]. Entre ellos, el análogo de la transparencia inducida electromagnéticamente (EIT) que presentan los metamateriales es un punto de acceso para la investigación.

EIT [20] es un fenómeno de mecánica cuántica originalmente observado en sistemas atómicos o moleculares basado en la interferencia destructiva entre transiciones impulsadas por dos rayos láser. La EIT produce un medio muy opaco, transparente sobre una región espectral estrecha debido a la falta de absorción, que ahora se realiza en las estructuras de guía de ondas [21, 22]. Por otro lado, el análogo de EIT también se observa en metamateriales, caracterizado por un pico transparente relativamente estrecho en una amplia región opaca en el espectro. Varias resonancias pueden ocurrir en metamateriales debido a la interacción entre las estructuras periódicas y el campo electromagnético incidente. Además, la interferencia destructiva entre las diferentes resonancias provoca fenómenos similares a EIT en metamateriales. Muchos investigadores están ahora comprometidos con este tema y se ha propuesto una variedad de estructuras para realizar este fenómeno. El actual mecanismo común de formación de EIT se basa en la interferencia destructiva entre los "modos brillantes" y los "modos oscuros". Por ejemplo, la oscilación inductivo-capacitiva (LC) en resonadores de anillo dividido metálicos (SRR) suprime la resonancia del plasmón superficial localizado (LSP) en barras metálicas [23,24,25,26]; dipolo de supresión de cuadrupolo en el que los metamateriales se combinan con resonadores en forma de barra [27,28,29,30] o ranuras en forma de barra [31, 32] en diferentes direcciones; la resonancia magnética en un bloque dieléctrico o un resonador de anillo dieléctrico suprime la resonancia eléctrica en un resonador de barra dieléctrica [33,34,35]. La interferencia destructiva entre un modo brillante con un factor de calidad más bajo (factor Q) y un modo brillante con un factor Q más alto (también conocido como modo cuasi oscuro) también induce un análogo de EIT en metamateriales [36]. Por ejemplo, las resonancias LC con un factor Q más alto en los SRR suprimen las resonancias LSP con un factor Q más bajo en los resonadores de anillo metálico [37,38,39]; un modo de guía con un factor Q más alto en una capa de guía de ondas suprime las resonancias en una estructura periódica por encima de la capa de guía de ondas [40,41,42]. Algunos estudiosos incorporaron sustancias controlables en el diseño para realizar la sintonización totalmente óptica de la TIE [43, 44] o el control electrónico activo de la TIE [45, 46]. En la mayoría de diseños, particularmente en metamateriales metálicos, las antenas con modos diferentes siempre están separadas; interactúan entre sí a través del acoplamiento de campo cercano.

Un metal tiene una alta conductividad eléctrica en la banda de terahercios. Además, una estructura de metamaterial metálico se somete a plasmón superficial cuando se excita la resonancia, y al mismo tiempo se induce una corriente de conducción superficial, lo que hace posible el acoplamiento conductivo [47,48,49]. Aquí, proponemos un diseño en el que diferentes resonadores interactúan a través de corrientes superficiales. Proponemos un metamaterial metálico de terahercios acoplado conductivamente, en el que las antenas de modo brillante y oscuro se conectan en forma de una estructura en forma de horquilla para realizar un análogo de EIT.

Métodos / Experimental

La Figura 1 muestra el diseño del metamaterial de terahercios acoplado conductivamente propuesto. La estructura es una matriz periódica en forma de horquilla formada por la interconexión de resonadores de barra de aluminio y SRR de aluminio.

Esquema del metamaterial EIT de terahercios acoplado conductivamente

Los períodos de las celdas unitarias son iguales tanto en x y y direcciones; P _x = P _y =150 micras. La longitud del SRR cuadrado es a =45 micras. La brecha entre los dos SRR es S =30 μm. La hendidura del SRR es g =10 μm. La longitud de la barra de aluminio es L =65 µm. El ancho de línea de las tiras de aluminio y los SRR es w =8 micras. El sustrato está hecho de tereftalato de polietileno (PET). Para todas las simulaciones, las correspondientes simulaciones de onda completa se llevaron a cabo utilizando CST Microwave Studios (el metal seleccionado fue aluminio con una conductividad de 3,56 × 10 ⁷ S / m, y la permitividad del sustrato de PET es 3,2). El espesor de la estructura de aluminio se estableció en 150 nm en la simulación. Asumimos que la luz incidente es una onda plana que se propaga en la dirección opuesta a la z -eje. Los campos eléctricos y magnéticos de la luz incidente están polarizados a lo largo de y - y x -ejes, respectivamente.

En cuanto al experimento, utilizamos el compuesto comprado de una película de PET-aluminio como materia prima. Este tipo de papel de aluminio comercial es muy barato y se utiliza a menudo en envases de alimentos comunes. En la fabricación se emplearon procesos de litografía (escritura directa con láser) y grabado en húmedo. En comparación con las tecnologías de micro / nanofabricación convencionales, la técnica de escritura directa con láser ofrece varias ventajas distintas, como el procesamiento designable sin el uso de máscaras, la facilidad de integración con dispositivos dados y la viabilidad de la capacidad de estructuración 3D [50]. Como el sustrato de PET es muy suave debido a su grosor de aproximadamente 20 μm, primero agregamos un poco de líquido volátil sobre un sustrato de cuarzo plano y limpio, luego aplanamos el compuesto de película de PET-aluminio sobre el sustrato de cuarzo y descargamos el aire entre el compuesto. material y el sustrato de cuarzo. Después de que el líquido se evapora, el compuesto plano se adhiere firmemente a la superficie del sustrato de cuarzo; esto es conveniente para los procesos subsiguientes de fotorresistencia y fotolitografía.

Después de la fabricación del metamaterial, se retiró suavemente del sustrato de cuarzo para la siguiente prueba. Luego se empleó la espectroscopia en el dominio del tiempo de terahercios (THz-TDS) para medir los coeficientes de transmisión complejos de las muestras con una incidencia normal durante y -incidencia de polarización. El material flexible, que se muestra en la Fig. 2, es la muestra de metamaterial fabricada, en la que la parte intermedia aparentemente transparente es una matriz periódica de 60 x 80. La imagen microscópica de la estructura acoplada conductora fabricada también se muestra en el recuadro. El método anterior proporciona una referencia para fabricar microestructuras en un material flexible para realizar un dispositivo flexible.

Muestra fabricada del metamaterial EIT de terahercios acoplado conductivamente. La imagen microscópica de la estructura acoplada conductora fabricada se muestra en el recuadro

Resultados y discusión

La Figura 3 muestra los espectros de frecuencia simulados y medidos del metamaterial metálico de terahercios acoplado conductivamente, indicado mediante una línea sólida negra y una línea punteada azul, respectivamente. Junto a ella también se muestra una imagen microscópica de la estructura. La curva medida y el resultado de la simulación concuerdan bien. El metamaterial fabricado presenta un pico de transmisión de aproximadamente 0,76 THz. El pico de EIT medido está en el rango de aproximadamente 0,15-0,45, que es más bajo que el determinado a partir de la simulación (0,7). Según la relación entre la frecuencia central del pico de transmisión y el ancho completo a la mitad del máximo (FWHM), el factor Q del espectro simulado es 17,5, que se reduce a aproximadamente 12 en el resultado experimental debido a la pérdida y la precisión de la medición. Por otro lado, para comparar el metamaterial de terahercios acoplado conductivamente con estructuras convencionales en las que el resonador de barra metálica y los SRR metálicos interactúan a través del acoplamiento de campo cercano, fabricamos y probamos una muestra en la que el resonador de barra está separado de los SRR. La Figura 3 también muestra los espectros de frecuencia simulados y medidos de la estructura convencional, indicados mediante una línea sólida roja y una línea punteada rosa, respectivamente. Para la estructura separada convencional, ni el fenómeno EIT ni la resonancia se producen en el rango de frecuencia de 0,5 a 1 THz. En comparación, encontramos que el mecanismo de nuestro metamaterial EIT conductor es diferente al de la estructura separada convencional.

Espectros simulados y medidos del metamaterial de terahercios acoplado conductivamente y los del convencional en el que el resonador de barra está separado de los SRR. Junto a él también se muestran las imágenes microscópicas de las estructuras correspondientes

Aunque los resultados experimentales coinciden en su mayoría con los resultados de la simulación, existen algunas diferencias menores. Analizamos y simulamos los efectos de diferentes parámetros sobre los resultados, como se muestra en la Fig. 4.

Espectros simulados del metamaterial de terahercios acoplado conductivamente con varios parámetros estructurales de a conductividad del aluminio; b el ancho de línea de las tiras de aluminio y SRR; c la longitud del cuadrado SRR; d la longitud de la barra de aluminio

En primer lugar, la estructura del metamaterial está compuesta de aluminio. Es bien sabido que la superficie de aluminio metálico es propensa a formar una película densa de óxido, lo que conduce a la reducción de la conductividad de la estructura y debilita el efecto de acoplamiento conductivo de la estructura. El efecto de la conductividad sobre el fenómeno de EIT metamaterial se muestra en la Fig. 4a. A medida que la conductividad disminuye (de 3,56 × 10 ⁷ S / m a 3,56 × 10 ⁵ S / m), la amplitud de la EIT disminuye significativamente y la frecuencia cambia ligeramente, de 0,76 a 0,72 THz. Además, el tamaño de los metamateriales fabricados también se ha medido con un microscopio. Se encuentra que existen algunas diferencias entre el tamaño de la estructura fabricada y la configuración de parámetros en el proceso de simulación. Aquí, enumeramos algunas diferencias obvias:el ancho de línea de las tiras de aluminio y SRR, w , (6.5 ~ 7.5 μm) es más delgado que el valor diseñado (8 μm), y la longitud del cuadrado SRR, a , (43 ~ 41 μm) es menor que el valor diseñado (45 μm), la longitud de la barra de aluminio, L , (61 ~ 62 μm) es más corto que el valor diseñado (65 μm). Las influencias de w , a y L sobre el efecto de la TIE se muestran en la Fig. 4b, c respectivamente. Como se muestra en la Fig. 4b, como w disminuye, la frecuencia del fenómeno EIT disminuye. Dado que el parámetro w involucra tanto a los SSR como a la estructura de la barra de metal, el cambio de este parámetro provoca el cambio de la frecuencia de absorción y la frecuencia de transmisión del EIT. Mientras que en la Fig. 4c, d, como a y L disminuyen, el pico de transmisión y el rango de absorción del fenómeno EIT aparecen con un cambio azul respectivamente, es decir, la frecuencia aumenta. La combinación de todas estas diferencias en el experimento y la simulación condujo finalmente a la diferencia entre el espectro medido real y el espectro simulado. Además, de acuerdo con el cambio de frecuencia de la región de absorción y el pico de transmisión causado por la variación de los parámetros en la Fig.4, también se puede concluir que aunque las antenas de modo brillante y oscuro están integradas en la estructura, también existen estrictas requisitos para el tamaño de ambas antenas para hacer que estas dos frecuencias de modos coincidan entre sí.

Para analizar más a fondo el mecanismo de formación de EIT del metamaterial conductor, simulamos una corriente de superficie y una distribución de campo eléctrico en la frecuencia máxima de EIT (0,76 THz) y en las caídas de transmisión (0,71 y 0,81 THz), como se muestra a la izquierda y lados derechos de la Fig. 5, respectivamente. Como se muestra en la Fig. 5a, la corriente superficial fluye desde el brazo metálico exterior de los SRR al resonador de barra. Esto es consistente con la dirección de polarización del campo eléctrico incidente, es decir, de un extremo al otro a lo largo de y -eje con oscilación hacia adelante y hacia atrás, exhibiendo así una resonancia LSP típica.

Corriente de superficie a diferentes frecuencias: a Frecuencia pico de EIT, b caída de transmisión con frecuencia más baja, c caída de transmisión con mayor frecuencia. Distribución del campo eléctrico a diferentes frecuencias: d Frecuencia pico de EIT, e Distribución del campo eléctrico en el buzamiento de la transmisión con menor frecuencia. f Distribución del campo eléctrico en la caída de transmisión con mayor frecuencia

La Figura 5b muestra la distribución de la corriente superficial a la frecuencia EIT (0,76 THz). La corriente de superficie del vórtice se concentra principalmente en los SRR, lo que indica una resonancia LC fundamental y supresión de resonancia LSP. En cuanto a la segunda caída de transmisión a una frecuencia más alta (0,81 THz), la distribución de la corriente superficial es de un extremo al otro a lo largo de y -dirección del eje, indicativa de una resonancia LSP, como se muestra en la Fig. 5c. Sin embargo, la corriente superficial fluye a través del brazo metálico interno de los SRR. En comparación con la ruta, mostrada en la Fig. 5a, la ruta de conducción de la corriente superficial, mostrada en la Fig. 5c, es más corta, lo que corresponde a una longitud de onda de resonancia más corta y una frecuencia de resonancia más alta. Las figuras 5e, dyf muestran las distribuciones del campo eléctrico en las frecuencias del pico de transmisión de EIT y dos caídas de transmisión además del pico de EIT. En la Fig. 5e, la energía del campo eléctrico se concentra principalmente en los huecos de los SRR, mientras que en la Fig. 5d yf, la energía del campo eléctrico se concentra principalmente en los dos extremos de la estructura. Estos fenómenos corresponden a sus respectivas distribuciones de corriente superficial.

De hecho, la generación de esta resonancia LC (modo oscuro) también se puede explicar a partir del conocimiento del circuito. Cuando se excita la resonancia LSP (modo brillante), la corriente de superficie oscila hacia adelante y hacia atrás a lo largo de y -eje. Cuando la corriente fluye hacia el punto que conecta el resonador de barra y los SRR, hay una bifurcación en la ruta de conducción. La corriente fluye desde la unión hasta los espacios divididos de los SRR a través de dos caminos conductores. Uno de los caminos está a lo largo del brazo metálico fuera de los SRR, de acuerdo con la dirección del flujo de la corriente superficial que se muestra en la Fig. 5a. El otro es a través del brazo metálico dentro de los SRR, como se muestra en la Fig. 5c. Aquí, este fenómeno puede asimilarse al proceso de carga y descarga de las ranuras de los SRR. De hecho, ya ha habido bibliografía que modela el resonador acoplado de la barra metálica y los SRR como un circuito RLC [23], y el concepto de “resonancia LC” se ha utilizado durante muchos años [45, 51]. La hendidura del SRR metálico se puede considerar como un condensador. Cuando la corriente superficial se conduce sobre el brazo de metal, aunque la conductividad del metal es alta, todavía existe cierta resistencia. Además, bajo la oscilación de alta frecuencia de las ondas electromagnéticas, existe un cierto obstáculo para el cambio de alta velocidad de la corriente superficial. Es decir, hay una inductancia. La resistencia y la inductancia del brazo de metal son proporcionales a la longitud del brazo de metal. Si los dos caminos en el lado exterior y el lado interior después de la bifurcación son asimétricos, como se muestra en la Fig. 6a, R ₁ es menor que la suma de R ₂ y R ₃ y L ₁ es menor que la suma de L ₂ y L ₃ . Entonces, cuando C ₁ se carga y descarga, las velocidades en dos caminos son siempre diferentes, lo que resulta en una diferencia de potencial en el espacio dividido de los SRR. Esto es equivalente a una excitación eléctrica adicional aplicada a los espacios divididos de los SRR y también es similar a una excitación de campo electromagnético externo aplicada a los SRR con un campo eléctrico polarizado a lo largo del espacio dividido. Es bien sabido que el modo de resonancia LC en un SRR se excitaría cuando el campo eléctrico incidente se polariza a lo largo del espacio dividido.

Modelado de circuitos eléctricos de la respuesta del metamaterial de terahercios acoplado conductivamente en el que se encuentran las uniones a en un lado de la línea central vertical de los SRR; b en la línea central vertical de los SRR

Sin embargo, si los puntos que conectan el resonador de barra y los SRR están ubicados en la línea central vertical de los SRR, como se muestra en la Fig. 6b, los dos caminos en el lado exterior y el lado interior después de la bifurcación son simétricos. En este caso, R ₁ ’= R ₃ ’, L ₁ ’= L ₃ ". Por lo tanto, la velocidad de carga y descarga a lo largo de las dos rutas es siempre la misma y no hay diferencia de potencial.

Para verificar la conjetura anterior, diseñamos y fabricamos otro metamaterial, en el que los puntos que conectan el resonador de barra y los SRR están ubicados en la línea central vertical de los SRR. Por lo tanto, la longitud de las dos vías de conducción, es decir, las corrientes que fluyen a lo largo del brazo metálico fuera o dentro de los SRR, puede ser la misma. La Figura 7a muestra los espectros simulados y medidos de este metamaterial. Junto a ella también se inserta una imagen microscópica de la estructura. Tanto los resultados simulados como los experimentales demuestran que solo hay resonancia en este rango de frecuencia. Aunque la frecuencia resonante medida experimentalmente (aproximadamente 0,85 THz) tiene alguna desviación de la frecuencia resonante simulada (aproximadamente 0,87 THz), que se debe principalmente a errores experimentales, la curva medida y el resultado de la simulación concuerdan bien. La Figura 7b muestra la distribución de la corriente superficial cuando se induce la resonancia de esta estructura, exhibiendo una resonancia LSP típica. Dado que las distancias de las dos rutas de conducción son las mismas, la cantidad de reducción de potencial a través de las dos rutas también es la misma; no se genera ninguna diferencia de potencial en las brechas divididas; por lo tanto, no se pueden formar la resonancia LC y el análogo del fenómeno EIT.

un Espectros simulados y medidos del metamaterial de terahercios acoplado conductivamente en el que las uniones están ubicadas en la línea central vertical de los SRR. b Corrientes superficiales de las resonancias correspondientes

En cuanto a la frecuencia de esta resonancia LSP (0,87 THz), es superior a la de la estructura anterior. Es porque en la estructura actual, la corriente superficial puede fluir a través de dos caminos de conducción. Esto es equivalente a un circuito en paralelo donde la resistencia y la inductancia son más pequeñas que cualquiera de las ramas. Esto es lo mismo que el efecto de pasar por un camino de conducción más corto. La ruta de conducción se acorta, la longitud de onda de resonancia se reduce y la frecuencia de resonancia aumenta.

También simulamos la influencia de la asimetría de las dos vías de conducción en el fenómeno EIT; los resultados se muestran en la Fig. 8. Cuando el punto que conecta el resonador de barra y los SRR se mueve hacia arriba, como se muestra en la Fig. 8a; la amplitud del pico de transmisión aumenta en consecuencia.

Espectros simulados del metamaterial EIT de terahercios acoplado conductivamente a cuando el punto que conecta el resonador de barra y los SRR se mueve hacia arriba, b cuando la barra de conexión en el medio está doblada, c cuando el punto que conecta el resonador de barra y los SRR se mueve hacia afuera

En la Fig. 8b, cuando la barra de conexión en el medio está doblada, que es para preparar el movimiento del punto de conexión hacia el exterior, la frecuencia de la región de absorción del EIT aumenta con el aumento del ángulo de flexión. Cuando aumenta el ángulo de flexión, más partes del camino de conducción se conectan en paralelo, es decir, el camino de conducción se vuelve más ancho, que es el mismo que el efecto de pasar a través de un camino de conducción más corto. La ruta de conducción se acorta, la longitud de onda de resonancia se reduce y la frecuencia de resonancia aumenta. Esto también explica por qué la frecuencia de resonancia en la Fig. 7 es más alta que la de la Fig. 3. En la Fig. 8c, cuando el punto de articulación se mueve hacia afuera, la asimetría disminuye, las velocidades de carga y descarga de C ₁ a lo largo de los dos caminos tienden a ser iguales; la diferencia de potencial se vuelve más pequeña y la intensidad del modo oscuro se debilita gradualmente, lo que lleva a la disminución del pico de transmisión de EIT. Esto también refleja que cuanto mayor es la diferencia entre las dos rutas a lo largo del SSR después de la bifurcación desde el punto de conexión, más fuerte es el efecto de EIT.

También separamos la estructura de EIT metamaterial conductora y la estudiamos por separado. La Figura 9 muestra los espectros simulados y medidos de los diferentes componentes de la estructura. Como se muestra en la Fig. 9a, la estructura combinada de la barra de metal y la parte exterior de los SRR produce una resonancia significativa a 0,72 THz cuando es excitada por un campo eléctrico polarizado a lo largo de y -eje. La figura 9d muestra la distribución de la corriente superficial cuando se induce la resonancia de esta estructura; esto es similar a la distribución que se muestra en la Fig. 5a.

Espectros simulados y medidos de diferentes componentes del metamaterial EIT de terahercios acoplado conductivamente: a la estructura combinada de la barra de metal y la parte exterior de los SRR, b Combinación SRR, c la estructura combinada de la barra de metal y la parte interior de los SRR; Las imágenes microscópicas de los componentes fabricados también se insertan en los espectros correspondientes; d-f Corrientes superficiales de las resonancias correspondientes en a-c

Aunque la dirección es diferente, la tendencia general en la corriente superficial se considera la misma, porque el campo electromagnético incidente oscila hacia adelante y hacia atrás. La Figura 9b muestra los espectros de la combinación SRR bajo excitación de luz incidente con diferente polarización. Cuando el campo eléctrico está polarizado perpendicular a la dirección del espacio dividido, no se produce ninguna resonancia en el rango de 0,5 a 1 THz y la transmisión permanece en un nivel alto. Cuando el campo eléctrico se polariza en paralelo a los espacios de los SRR, se genera una resonancia a 0,78 THz. La figura 9e muestra la distribución de la corriente superficial cuando se excita esta resonancia. La corriente de superficie circula hacia adelante y hacia atrás en la superficie de los SRR, similar a la distribución que se muestra en la Fig. 5b. Sin embargo, la dirección del flujo de las dos corrientes superficiales del vórtice, en la Fig. 5b, es simétrica en espejo a la y -eje, mientras que las corrientes superficiales del vórtice, en la Fig. 5e, están en la misma dirección. Esto se debe a que, en la figura 9e, las resonancias de los dos SRR son inducidas por el mismo campo eléctrico. Por lo tanto, la dirección de la corriente superficial del vórtice es la misma. Sin embargo, en la Fig. 5b, tanto la estructura del metamaterial propuesto como las direcciones de la diferencia de potencial generada en los espacios divididos de los dos SRR son simétricas en espejo a la y -eje, lo que hace que la corriente superficial excitada sea simétrica en espejo a la y -eje también. La diferencia en las frecuencias (0,76 THz frente a 0,78 THz) se puede atribuir al hecho de que la corriente superficial del vórtice en el metamaterial conductor no se distribuye estrictamente solo en los SRR, y el alargamiento en la ruta de conducción conduce a un aumento en el longitud de onda resonante, lo que hace que la frecuencia del pico EIT (0,76 THz) sea ligeramente más baja que la frecuencia de resonancia LC de la combinación SRR (0,78 THz). Como se muestra en la Fig. 9c, la estructura combinada de la barra de metal y la parte interior de los SRR produce una resonancia significativa a 0,79 THz bajo un campo eléctrico excitado a lo largo de y -eje. La Figura 9f muestra la distribución de la corriente superficial cuando se induce la resonancia de esta estructura, exhibiendo una resonancia LSP típica. Las resonancias de los componentes antes mencionados corresponden a las condiciones de caída de transmisión de baja frecuencia, pico de transmisión EIT y caída de alta frecuencia, respectivamente.

Conclusión

En conclusión, propusimos un metamaterial EIT metálico de terahercios acoplado conductivamente, en el que las antenas de modo brillante y oscuro están conectadas en forma de una estructura en forma de horquilla. El papel de aluminio, que es muy barato y se utiliza a menudo en el envasado de alimentos, se utiliza para fabricar nuestros metamateriales. Se realizaron análisis numéricos y experimentales para analizar su mecanismo. La corriente de superficie debida a la resonancia LSP (modo brillante) fluye a lo largo de diferentes caminos. Debido a la asimetría del punto de conexión con respecto al espacio de rendija del SRR, se genera una diferencia de potencial en los espacios de los SRR. Esto es equivalente a la excitación de un campo electromagnético externo con el campo eléctrico polarizado a lo largo del espacio de la rendija. Por lo tanto, se induce una resonancia LC (modo oscuro) y se suprime el modo brillante, lo que da como resultado EIT. La estructura propuesta interactúa a través de corrientes conductoras de superficie. Esto puede proporcionar nuevas ideas para el diseño estructural de metamateriales EIT. Además, el proceso de fabricación de microestructuras sobre sustratos flexibles puede proporcionar una referencia para producir microestructuras flexibles en el futuro.

Disponibilidad de datos y materiales

Todos los datos están completamente disponibles sin restricciones.

Abreviaturas

EIT:: Transparencia inducida electromagnéticamente
LC:: inductivo-capacitivo
SRR:: Resonadores de anillo partido
LSP:: Plasmón de superficie localizado
Factor Q:: Factor de calidad
PET:: Tereftalato de polietileno
THz-TDS:: Espectroscopia en el dominio del tiempo de terahercios

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