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Démonstration expérimentale de la transparence induite électromagnétiquement dans un métamatériau flexible couplé par voie conductrice avec une feuille d'aluminium bon marché

Résumé

Nous proposons un métamatériau métallique térahertz couplé de manière conductrice présentant un analogue de transparence induite électromagnétiquement (EIT), dans lequel les antennes des modes clair et sombre interagissent via des courants de surface plutôt que par un couplage en champ proche. Le papier d'aluminium, qui est très bon marché et souvent utilisé dans les emballages alimentaires, est utilisé pour fabriquer nos métamatériaux. Ainsi, nos métamatériaux sont aussi des métamatériaux flexibles. Dans notre conception, les résonateurs à barres en aluminium et les résonateurs à anneau fendu en aluminium (SRR) sont connectés (plutôt que séparés) sous la forme d'une structure en forme de fourche. Nous menons une simulation numérique et une expérience pour analyser le mécanisme du métamatériau proposé. Le courant de surface dû à la résonance LSP (mode brillant) circule le long de différents chemins, et une différence de potentiel est générée au niveau des fentes des SRR. Ainsi, une résonance LC (mode sombre) est induite et le mode clair est supprimé, ce qui entraîne un EIT. Le phénomène de type EIT présenté par le métamatériau est induit par des courants conducteurs de surface, ce qui peut fournir de nouvelles idées pour la conception de métamatériaux EIT. De plus, le processus de fabrication de microstructures sur des substrats flexibles peut fournir une référence pour la production de microstructures flexibles à l'avenir.

Introduction

Les métamatériaux [1, 2] sont des composites fabriqués artificiellement avec des structures sous-longueur d'onde. Leurs propriétés physiques, telles que la constante diélectrique, la perméabilité et la conductivité, peuvent être arbitrairement conçues en modifiant la structure et la taille du réseau périodique. Par conséquent, de nombreux phénomènes intéressants peuvent être réalisés en adaptant la géométrie des cellules unitaires, avec un potentiel d'application immense. tels que les métalenses et la régulation du front d'onde associée dans la métasurface [3,4,5,6,7,8], les milieux à indice négatif [9, 10], les polariseurs [11, 12], les absorbeurs de métamatériaux [13,14,15], et métadispositifs reconfigurables [16]. La combinaison de métamatériaux et de matériaux bidimensionnels élargit encore le champ de recherche [17,18,19]. Parmi eux, l'analogue de la transparence induite électromagnétiquement (EIT) présentée par les métamatériaux est un point névralgique de la recherche.

L'EIT [20] est un phénomène de mécanique quantique observé à l'origine dans des systèmes atomiques ou moléculaires basé sur une interférence destructive entre des transitions entraînées par deux faisceaux laser. L'EIT rend un milieu très opaque, transparent sur une région spectrale étroite en raison du manque d'absorption, qui est maintenant réalisé dans les structures de guides d'ondes [21, 22]. D'autre part, l'analogue de l'EIT est également observé dans les métamatériaux, caractérisés par un pic transparent relativement étroit dans une large région opaque du spectre. Diverses résonances peuvent se produire dans les métamatériaux en raison de l'interaction entre les structures périodiques et le champ électromagnétique incident. De plus, l'interférence destructive entre les différentes résonances provoque des phénomènes de type EIT dans les métamatériaux. De nombreux chercheurs sont maintenant engagés dans ce sujet, et une variété de structures a été proposée pour réaliser ce phénomène. Le mécanisme courant de formation de l'EIT est basé sur l'interférence destructive entre les « modes lumineux » et les « modes sombres ». Par exemple, l'oscillation inductive-capacitive (LC) dans les résonateurs métalliques à anneau fendu (SRR) supprime la résonance localisée du plasmon de surface (LSP) dans les barres métalliques [23,24,25,26] ; le quadripôle supprime le dipôle dans lequel les métamatériaux sont combinés avec des résonateurs en forme de barre [27, 28, 29, 30] ou des rainures en forme de barre [31, 32] dans différentes directions ; la résonance magnétique dans un bloc diélectrique ou un résonateur en anneau diélectrique supprime la résonance électrique dans un résonateur en barre diélectrique [33, 34, 35]. L'interférence destructive entre un mode brillant avec un facteur de qualité inférieur (facteur Q) et un mode brillant avec un facteur Q plus élevé (également connu sous le nom de mode quasi-sombre) induit également un analogue de l'EIT dans les métamatériaux [36]. Par exemple, les résonances LC avec un facteur Q plus élevé dans les SRR suppriment les résonances LSP avec un facteur Q plus faible dans les résonateurs à anneau métallique [37,38,39] ; un mode guide avec un facteur Q plus élevé dans une couche de guide d'ondes supprime les résonances dans une structure périodique au-dessus de la couche de guide d'ondes [40,41,42]. Certains chercheurs ont incorporé des substances contrôlables dans la conception pour réaliser un réglage tout optique de l'EIT [43, 44] ou un contrôle électronique actif de l'EIT [45, 46]. Dans la plupart des conceptions, en particulier dans les métamatériaux métalliques, les antennes avec des modes différents sont toujours séparées; ils interagissent les uns avec les autres par couplage en champ proche.

Un métal a une conductivité électrique élevée dans la bande térahertz. De plus, une structure de métamatériau métallique est soumise à un plasmon de surface lorsque la résonance est excitée, et un courant de conduction de surface est induit en même temps, ce qui rend possible le couplage par conduction [47,48,49]. Ici, nous proposons une conception dans laquelle différents résonateurs interagissent via des courants de surface. Nous proposons un métamatériau métallique térahertz couplé de manière conductrice, dans lequel les antennes des modes clair et sombre sont connectées sous la forme d'une structure en forme de fourche pour réaliser l'analogue de l'EIT.

Méthodes/Expérimental

La figure 1 montre la conception du métamatériau térahertz à couplage conducteur proposé. La structure est un réseau périodique en forme de fourche formé en interconnectant des résonateurs à barres en aluminium et des SRR en aluminium.

Schéma du métamatériau EIT térahertz couplé par conduction

Les périodes des cellules unitaires sont égales dans les deux x et y directions; P x =P y =150 µm. La longueur du carré SRR est a =45 µm. L'écart entre les deux SRR est de S =30 µm. L'écart de fente du SRR est g =10 µm. La longueur de la barre en aluminium est de L =65 µm. La largeur de ligne des bandes d'aluminium et des SRR est de w =8 µm. Le substrat est en polyéthylène téréphtalate (PET). Pour toutes les simulations, des simulations pleine onde correspondantes ont été réalisées à l'aide de CST Microwave Studios (le métal sélectionné était de l'aluminium avec une conductivité de 3,56 × 10 7 S/m, et la permittivité du substrat PET est de 3.2). L'épaisseur de la structure en aluminium a été fixée à 150 nm dans la simulation. Nous avons supposé que la lumière incidente était une onde plane se propageant dans la direction opposée du z -axe. Les champs électriques et magnétiques de la lumière incidente sont polarisés le long du y - et x -axes, respectivement.

Quant à l'expérience, nous avons utilisé le composite acheté d'un film PET-aluminium comme matière première. Ce type de papier d'aluminium commercial est très bon marché et souvent utilisé dans les emballages alimentaires courants. La lithographie (écriture directe au laser) et les procédés de gravure humide ont été utilisés dans la fabrication. Par rapport aux technologies conventionnelles de micro/nanofabrication, la technique d'écriture directe au laser offre plusieurs avantages distincts, tels qu'un traitement concevable sans utilisation de masques, une facilité d'intégration avec des dispositifs donnés et la faisabilité d'une capacité de structuration 3D [50]. Comme le substrat PET est très mou en raison de son épaisseur d'environ 20 m, nous avons d'abord ajouté un peu de liquide volatil sur un substrat de quartz plat et propre, puis aplati le composite PET-film aluminium sur le substrat de quartz, et évacué l'air entre le composite matériau et le substrat de quartz. Une fois le liquide évaporé, le composite plat se fixe fermement sur la surface du substrat de quartz ; ceci est pratique pour les processus ultérieurs de photoresist et de photolithographie.

Après la fabrication du métamatériau, il a été délicatement retiré du substrat de quartz pour les tests suivants. La spectroscopie dans le domaine temporel térahertz (THz-TDS) a ensuite été utilisée pour mesurer les coefficients de transmission complexes des échantillons à incidence normale pour y -incidence de polarisation. Le matériau flexible, représenté sur la figure 2, est l'échantillon de métamatériau fabriqué, dans lequel la partie intermédiaire apparemment transparente est un réseau périodique de 60 × 80. L'image microscopique de la structure couplée conductrice fabriquée est également montrée dans l'encart. La méthode ci-dessus fournit une référence pour la fabrication de microstructures sur un matériau souple pour réaliser un dispositif souple.

Échantillon fabriqué du métamatériau EIT térahertz couplé de manière conductrice. L'image microscopique de la structure couplée conductrice fabriquée est montrée dans l'encart

Résultats et discussion

La figure 3 montre les spectres de fréquence simulés et mesurés du métamatériau métallique térahertz couplé de manière conductrice, indiqués à l'aide d'une ligne continue noire et d'une ligne pointillée bleue, respectivement. Une image microscopique de la structure est également affichée à côté. La courbe mesurée et le résultat de la simulation sont en bon accord. Le métamatériau fabriqué présente un pic de transmission à environ 0,76 THz. Le pic EIT mesuré se situe dans la plage d'environ 0,15 à 0,45, ce qui est inférieur à celui déterminé à partir de la simulation (0,7). Selon le rapport entre la fréquence centrale du pic de transmission et la pleine largeur à mi-hauteur (FWHM), le facteur Q du spectre simulé est de 17,5, ce qui tombe à environ 12 dans le résultat expérimental en raison de la perte et de la précision de la mesure. D'autre part, pour comparer le métamatériau térahertz couplé de manière conductrice avec des structures conventionnelles dans lesquelles le résonateur en barre métallique et les SRR métalliques interagissent via un couplage en champ proche, nous avons fabriqué et testé un échantillon dans lequel le résonateur en barre est séparé des SRR. La figure 3 montre également les spectres de fréquence simulés et mesurés de la structure conventionnelle, indiqués à l'aide d'une ligne continue rouge et d'une ligne pointillée rose, respectivement. Pour la structure séparée conventionnelle, ni le phénomène EIT ni la résonance ne se produisent dans la gamme de fréquences de 0,5 à 1 THz. Par comparaison, nous constatons que le mécanisme de notre métamatériau EIT conducteur est différent de celui de la structure séparée conventionnelle.

Spectres simulés et mesurés du métamatériau térahertz couplé de manière conductrice et ceux du métamatériau conventionnel dans lequel le résonateur en barre est séparé des SRR. Les images microscopiques des structures correspondantes sont également affichées à côté

Bien que les résultats expérimentaux concordent pour la plupart avec les résultats de simulation, il existe quelques différences mineures. Nous avons analysé et simulé les effets de différents paramètres sur les résultats, comme le montre la figure 4.

Spectres simulés du métamatériau térahertz couplé de manière conductrice avec divers paramètres structurels de a conductivité de l'aluminium; b la largeur de ligne des bandes d'aluminium et des SRR ; c la longueur du carré SRR ; d la longueur de la barre en aluminium

Tout d'abord, la structure du métamatériau est composée d'aluminium. Il est bien connu que la surface métallique en aluminium a tendance à former un film d'oxyde dense, ce qui conduit à la réduction de la conductivité de la structure et affaiblit l'effet de couplage conducteur de la structure. L'effet de la conductivité sur le phénomène EIT du métamatériau est illustré à la figure 4a. Lorsque la conductivité diminue (de 3,56 × 10 7 S/m à 3,56 × 10 5 S/m), l'amplitude de l'EIT diminue significativement, et la fréquence se décale légèrement, de 0,76 à 0,72 THz. De plus, la taille des métamatériaux fabriqués a également été mesurée au microscope. On constate qu'il existe des différences entre la taille de la structure fabriquée et le réglage des paramètres dans le processus de simulation. Ici, nous énumérons une différence évidente :la largeur de ligne des bandes d'aluminium et des SRR, w , (6,5~7,5 m) est plus mince que la valeur de conception (8 m) et la longueur du carré SRR, a , (43~41 m) est plus petit que la valeur conçue (45 m), la longueur de la barre d'aluminium, L , (61~62 m) est plus courte que la valeur de conception (65 m). Les influences de w , un , et L sur l'effet EIT sont montrés dans les Fig. 4b, c respectivement. Comme le montre la Fig. 4b, en tant que w diminue, la fréquence du phénomène EIT diminue. Puisque le paramètre w implique à la fois les relais statiques et la structure des barres métalliques, le changement de ce paramètre provoque le décalage de la fréquence d'absorption et de la fréquence de transmission de l'EIT. Tandis que dans la Fig. 4c, d, comme le a et L diminuent, le pic de transmission et la plage d'absorption du phénomène EIT apparaissent respectivement par décalage vers le bleu, c'est-à-dire que la fréquence augmente. La combinaison de toutes ces différences d'expérience et de simulation a finalement conduit à la différence entre le spectre mesuré réel et le spectre simulé. De plus, en fonction du décalage de fréquence de la région d'absorption et du pic de transmission causé par la variation des paramètres de la figure 4, on peut également conclure que bien que les antennes en mode clair et sombre soient intégrées dans la structure, il existe également des exigences relatives à la taille des deux antennes pour faire correspondre ces deux fréquences de modes.

Pour analyser plus en détail le mécanisme de formation de l'EIT du métamatériau conducteur, nous avons simulé un courant de surface et une distribution de champ électrique à la fréquence de crête de l'EIT (0,76 THz) et aux creux de transmission (0,71 et 0,81 THz), comme indiqué à gauche et côtés droits de la figure 5, respectivement. Comme le montre la figure 5a, le courant de surface circule du bras métallique externe des SRR vers le résonateur en barre. Ceci est cohérent avec la direction de polarisation du champ électrique incident, c'est-à-dire d'une extrémité à l'autre le long du y -axe avec oscillation de va-et-vient, présentant ainsi une résonance LSP typique.

Courant de surface à différentes fréquences :a Fréquence de pointe de l'EIT, b creux de transmission avec une fréquence inférieure, c creux de transmission avec une fréquence plus élevée. Distribution du champ électrique à différentes fréquences :d Fréquence de pointe de l'EIT, e distribution du champ électrique au creux de transmission avec une fréquence inférieure. f Distribution du champ électrique au creux de transmission avec une fréquence plus élevée

La figure 5b montre la distribution du courant de surface à la fréquence EIT (0,76 THz). Le courant de surface du vortex est principalement concentré au niveau des SRR, indiquant une résonance LC fondamentale et une suppression de résonance LSP. Quant au deuxième creux de transmission à une fréquence plus élevée (0,81 THz), la distribution du courant de surface se fait d'un bout à l'autre le long du y -direction de l'axe, indicative d'une résonance LSP, comme illustré sur la figure 5c. Cependant, le courant de surface circule à travers le bras métallique interne des SRR. En comparaison avec le trajet représenté sur la figure 5a, le trajet de conduction du courant de surface, représenté sur la figure 5c, est plus court, ce qui correspond à une longueur d'onde de résonance plus courte et à une fréquence de résonance plus élevée. Les figures 5e, d et f montrent les distributions de champ électrique aux fréquences du pic de transmission EIT et de deux creux de transmission en plus du pic EIT. Sur la figure 5e, l'énergie du champ électrique est principalement concentrée au niveau des entrefers des SRR, tandis que sur les figures 5d et f, l'énergie du champ électrique est principalement concentrée aux deux extrémités de la structure. Ces phénomènes correspondent à leurs distributions respectives de courant de surface.

En fait, la génération de cette résonance LC (mode sombre) peut aussi s'expliquer à partir de la connaissance du circuit. Lorsque la résonance LSP (mode brillant) est excitée, le courant de surface oscille d'avant en arrière le long du y -axe. Lorsque le courant circule jusqu'au point reliant le résonateur à barreaux et les SRR, il y a une bifurcation dans le chemin de conduction. Le courant circule de la jonction vers les espaces séparés des SRR à travers deux chemins conducteurs. L'un des chemins longe le bras métallique à l'extérieur des SRR, conformément au sens d'écoulement du courant de surface illustré à la figure 5a. L'autre se fait via le bras métallique à l'intérieur des SRR, comme le montre la figure 5c. Ici, ce phénomène peut être assimilé au processus de charge et de décharge des fentes des SRR. En fait, il existe déjà des littératures modélisant le résonateur couplé d'une barre métallique et des SRR en tant que circuit RLC [23], et le concept de « résonance LC » est utilisé depuis de nombreuses années [45, 51]. La fente du SRR métallique peut être considérée comme un condensateur. Lorsque le courant de surface est conduit sur le bras métallique, bien que la conductivité du métal soit élevée, une certaine résistance existe toujours. De plus, sous l'oscillation à haute fréquence des ondes électromagnétiques, il existe un certain obstacle au changement à grande vitesse du courant de surface. C'est-à-dire qu'il y a une inductance. La résistance et l'inductance du bras métallique sont proportionnelles à la longueur du bras métallique. Si les deux chemins du côté extérieur et du côté intérieur après la bifurcation sont asymétriques, comme le montre la figure 6a, R 1 est plus petit que la somme de R 2 et R 3 , et L 1 est plus petit que la somme de L 2 et L 3 . Alors quand C 1 est chargée et déchargée, les vitesses sur les deux trajets sont toujours différentes, ce qui entraîne une différence de potentiel au niveau de l'entrefer des SRR. Ceci équivaut à une excitation électrique supplémentaire appliquée aux entrefers des SRR et est également similaire à une excitation de champ électromagnétique externe appliquée aux SRR avec un champ électrique polarisé le long de l'entrefer. Il est bien connu que le mode de résonance LC dans un SRR serait excité lorsque le champ électrique incident est polarisé le long du split gap.

Circuit électrique modélisant la réponse du métamatériau térahertz couplé de manière conductrice dans lequel se trouvent les jonctions a d'un côté de l'axe vertical des SRR ; b sur la ligne médiane verticale des SRR

Cependant, si les points reliant le résonateur à barreaux et les SRR sont situés sur la ligne médiane verticale des SRR, comme le montre la figure 6b, les deux chemins du côté extérieur et du côté intérieur après la bifurcation sont symétriques. Dans ce cas, R 1 ' =R 3 ', L 1 ' =L 3 '. Par conséquent, la vitesse de charge et de décharge le long des deux chemins est toujours la même et il n'y a pas de différence de potentiel.

Pour vérifier la conjecture ci-dessus, nous avons conçu et fabriqué un autre métamatériau, dans lequel les points reliant le résonateur à barres et les SRR sont situés sur la ligne médiane verticale des SRR. Ainsi, la longueur des deux chemins de conduction, c'est-à-dire les courants circulant le long du bras métallique à l'extérieur ou à l'intérieur des SRR, peut être la même. La figure 7a montre les spectres simulés et mesurés de ce métamatériau. Une image microscopique de la structure est également insérée à côté. Les résultats simulés et expérimentaux démontrent qu'il n'y a de résonance que dans cette gamme de fréquences. Bien que la fréquence de résonance mesurée expérimentalement (environ 0,85 THz) présente un certain écart par rapport à la fréquence de résonance simulée (environ 0,87 THz), qui est principalement due à des erreurs expérimentales, la courbe mesurée et le résultat de la simulation sont en bon accord. La figure 7b montre la distribution du courant de surface lorsque la résonance de cette structure est induite, présentant une résonance LSP typique. Étant donné que les distances des deux chemins de conduction sont les mêmes, la quantité de réduction potentielle à travers les deux chemins est également la même; il n'y a pas de différence de potentiel générée au niveau des entrefers divisés ; par conséquent, la résonance LC et l'analogue du phénomène EIT ne peuvent pas être formés.

un Spectres simulés et mesurés du métamatériau térahertz couplé de manière conductrice dans lequel les jonctions sont situées sur la ligne médiane verticale des SRR. b Courants de surface des résonances correspondantes

Quant à la fréquence de cette résonance LSP (0,87 THz), elle est supérieure à celle de la structure précédente. C'est parce que dans la structure actuelle, le courant de surface peut circuler à travers deux chemins de conduction. Cela équivaut à un circuit parallèle où la résistance et l'inductance sont plus petites que n'importe laquelle des branches. C'est le même que l'effet du passage par un chemin de conduction plus court. Le chemin de conduction devient plus court, la longueur d'onde de résonance devient plus petite et la fréquence de résonance devient plus élevée.

Nous avons également simulé l'influence de l'asymétrie des deux chemins de conduction sur le phénomène EIT; les résultats sont illustrés sur la figure 8. Lorsque le point reliant le résonateur à barreaux et les SRR se déplace vers le haut, comme illustré sur la figure 8a ; l'amplitude du pic de transmission augmente en conséquence.

Spectres simulés du métamatériau térahertz EIT couplé par conduction a lorsque le point reliant le résonateur de barre et les SRR se déplace vers le haut, b lorsque la barre de connexion au milieu est pliée, c lorsque le point reliant le résonateur barre et les SRR se déplace vers l'extérieur

Sur la figure 8b, lorsque la barre de connexion au milieu est pliée, ce qui doit préparer le mouvement du point de connexion vers l'extérieur, la fréquence de la région d'absorption de l'EIT augmente avec l'augmentation de l'angle de pliage. Lorsque l'angle de courbure augmente, davantage de parties du chemin de conduction sont connectées en parallèle, c'est-à-dire que le chemin de conduction devient plus large, ce qui est le même que l'effet du passage par un chemin de conduction plus court. Le chemin de conduction devient plus court, la longueur d'onde de résonance devient plus petite et la fréquence de résonance devient plus élevée. Cela explique également pourquoi la fréquence de résonance de la figure 7 est plus élevée que celle de la figure 3. Sur la figure 8c, lorsque le point d'articulation se déplace vers l'extérieur, l'asymétrie diminue, les vitesses de charge et de décharge du C 1 le long des deux chemins ont tendance à être les mêmes; la différence de potentiel devient plus petite, et l'intensité du mode sombre devient progressivement plus faible, conduisant à la baisse du pic de transmission de l'EIT. Cela reflète également que plus la différence entre les deux chemins le long du SSR après la bifurcation à partir du point de connexion est grande, plus l'effet de l'EIT est fort.

Nous avons également séparé la structure EIT du métamatériau conducteur et l'avons étudiée séparément. La figure 9 montre les spectres simulés et mesurés des différents composants de la structure. Comme le montre la figure 9a, la structure combinée de la barre métallique et de la partie extérieure des SRR produit une résonance significative à 0,72 THz lorsqu'elle est excitée par un champ électrique polarisé le long du y -axe. la figure 9d montre la distribution du courant de surface lorsque la résonance de cette structure est induite; ceci est similaire à la distribution montrée dans la Fig. 5a.

Spectres simulés et mesurés de différents composants du métamatériau EIT térahertz couplé de manière conductrice :a la structure combinée de la barre métallique et de la partie extérieure des SRR, b Combinaison SRR, c la structure combinée de la barre métallique et de la partie intérieure des SRR ; Les images microscopiques des composants fabriqués sont également insérées dans les spectres correspondants; d-f Courants de surface des résonances correspondantes dans a-c

Bien que la direction soit différente, la tendance globale du courant de surface est considérée comme la même, car le champ électromagnétique incident oscille d'avant en arrière. La figure 9b montre les spectres de la combinaison SRR sous excitation lumineuse incidente avec différentes polarisations. Lorsque le champ électrique est polarisé perpendiculairement à la direction de l'intervalle divisé, aucune résonance ne se produit dans la plage de 0,5 à 1 THz et la transmission reste à un niveau élevé. Lorsque le champ électrique est polarisé parallèlement aux entrefers des SRR, une résonance est générée à 0,78 THz. La figure 9e montre la distribution du courant de surface lorsque cette résonance est excitée. Le courant de surface circule d'avant en arrière à la surface des SRR, de manière similaire à la distribution illustrée sur la figure 5b. Cependant, la direction d'écoulement des deux courants de surface du vortex, sur la figure 5b, est symétrique par rapport au y -axe, alors que les courants de surface du vortex, sur la figure 5e, sont dans la même direction. En effet, sur la figure 9e, les résonances des deux SRR sont induites par le même champ électrique. Par conséquent, la direction du courant de surface du vortex est la même. Cependant, sur la figure 5b, à la fois la structure du métamatériau proposé et les directions de la différence de potentiel générée au niveau des écarts séparés des deux SRR sont symétriques par rapport au y -axe, rendant ainsi le courant de surface excité symétrique par rapport au y -axe aussi. La différence de fréquences (0,76 THz contre 0,78 THz) peut être attribuée au fait que le courant de surface du vortex dans le métamatériau conducteur n'est pas strictement distribué uniquement dans les SRR, et l'allongement du chemin de conduction conduit à une augmentation de la longueur d'onde de résonance, rendant ainsi la fréquence du pic EIT (0,76 THz) légèrement inférieure à la fréquence de résonance LC de la combinaison SRR (0,78 THz). Comme le montre la figure 9c, la structure combinée de la barre métallique et de la partie interne des SRR produit une résonance significative à 0,79 THz sous un champ électrique excité le long du y -axe. La figure 9f montre la distribution du courant de surface lorsque la résonance de cette structure est induite, présentant une résonance LSP typique. Les résonances des composants mentionnés ci-dessus correspondent respectivement aux conditions du creux de transmission basse fréquence, du pic de transmission EIT et du creux haute fréquence.

Conclusion

En conclusion, nous avons proposé un métamatériau EIT métallique térahertz couplé de manière conductrice, dans lequel les antennes des modes clair et sombre sont connectées sous la forme d'une structure en forme de fourche. Le papier d'aluminium, qui est très bon marché et souvent utilisé dans les emballages alimentaires, est utilisé pour fabriquer nos métamatériaux. Des analyses numériques et expérimentales ont été menées pour analyser son mécanisme. Le courant de surface dû à la résonance LSP (mode brillant) circule le long de différents chemins. En raison de l'asymétrie du point de connexion par rapport à l'entrefer fendu du SRR, une différence de potentiel est générée au niveau des entrefers des SRR. Cela équivaut à une excitation de champ électromagnétique externe avec le champ électrique polarisé le long de la fente. Ainsi, une résonance LC (mode sombre) est induite et le mode clair est supprimé, ce qui entraîne un EIT. La structure proposée interagit via des courants conducteurs de surface. Cela peut fournir de nouvelles idées pour la conception structurelle des métamatériaux EIT. De plus, le processus de fabrication de microstructures sur des substrats flexibles peut fournir une référence pour la production de microstructures flexibles à l'avenir.

Disponibilité des données et des matériaux

Toutes les données sont entièrement disponibles sans restriction.

Abréviations

EIT :

Transparence induite électromagnétiquement

LC :

inductif-capacitif

SRR :

Résonateurs à anneaux brisés

LSP :

Plasmon de surface localisé

Facteur Q :

Facteur de qualité

PET :

Polyéthylène téréphtalate

THz-TDS :

Spectroscopie dans le domaine temporel térahertz


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