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Comptes Rendus Physique
Volume 10, n° 5
pages 400-413 (juin 2009)
Doi : 10.1016/j.crhy.2009.01.003
Phase-shift, refraction and focusing based on the metamaterial technologies
Déphasage, réfraction et focalisation basés sur les technologies des métamatériaux
 

Didier Lippens
Institut d’électronique de microélectronique et de nanotechnologie, Université des sciences et technologies de Lille, UMR CNRS 8520, avenue Poincaré, BP 60069, 59652 Villeneuve d’Ascq cedex, France 

Abstract

We address the problem of positive phase-shifting, negative refraction and focusing via a flat lens on the basis of the metamaterial technologies. With this aim, three examples are considered which differ by the technology employed and the operating frequency. The first one concerns negative-zero-positive refraction by using a prism-shaped electromagnetic metamaterial which consists of omega-type inclusion arrays operating at microwaves. The experimental verification was done in this case by angle-resolved transmission measurements. Second, we report on the phase-shift properties of a negative index transmission line which operates at Terahertz frequencies. In order to experimentally demonstrate the left-handed character of the propagation along the line, resulting in a phase advance, we used time domain experiments. At last, focusing by double refraction in a flat negative index lens was demonstrated by the theoretical and experimental mapping of the intensity of the electric field. Such a mapping of the E-field was carried out at near infrared (1.5 μm) by analysis in the time domain and scanning by near field optical microscopy. To cite this article: D. Lippens, C. R. Physique 10 (2009).

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Résumé

Nous considérons les problèmes d’avance de phase, de réfraction négative et de focalisation, par lentille plane, sur la base des technologies métamatériaux. Dans ce but, trois exemples sont traités qui différent par la technologie employée et la bande de fréquences de fonctionnement. Le premier exemple concerne les effets de réfraction en micro-ondes pour des valeurs d’indice négative, nulle et positive, en utilisant un prisme réalisé à partir d’inclusions en réseaux, ayant la forme omega. La vérification expérimentale est obtenue par des mesures résolues en angle de la transmission. Pour le second exemple, nous présentons les résultats des mesures de phase à la transmission pour des lignes fonctionnant aux fréquences Térahertz. Afin de démontrer expérimentalement l’avance de phase résultant du caractère main gauche de la dispersion, nous utilisons des techniques de spectroscopie dans le domaine temporel. Enfin, la focalisation par double réfraction dans une lentille plane à indice négatif est démontrée par la cartographie de l’intensité des champs électriques calculée par analyse numérique dans le domaine temporel et mesurée par des techniques de microscopie champ proche. Pour citer cet article : D. Lippens, C. R. Physique 10 (2009).

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Keywords : Negative refractive index materials, Metamaterials, Infra-red, Split ring resonators, Periodically loaded transmission line, Electro-optic sampling, Terahertz technology, Photonic crystals

Mots-clés : Matériaux à indice négatif de réfraction, Métamatériaux, Infra-rouge, Résonateurs en anneaux, Lignes de transmission périodiquement chargées, Échantillonnage électro-optique, Technologie térahertz, Cristaux photoniques




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