Пропускание  микроволн  многослойной  структурой  метаматериал – диэлектрик:  ближнее  и  дальнее  поле 

 И. А. Карпов

Институт Физики твёрдого тела РАН,

142432 Московская область, г. Черноголовка,  ул. Академика Осипьяна, д. 2

 

Статья поступила в редакцию 14 декабря 2018 г.

 

Аннотация.  Представлены спектры пропускания в микроволновом диапазоне многослойной металл-диэлектрической структуры типа “невод” (“multi-fishnet”) с новым оригинальным дизайном метаматериального слоя как в ближнем, так и в дальнем полях; представлены картины микроволнового поля в окрестностях метаматериального образца. Сообщается о возникновении экстраординарного пропускания через данную структуру. Анализируется возможность объяснения наблюдаемого эффекта с точки зрения плазмонной теории и с точки зрения теории последовательности связанных резонаторов Фабри-Перо. 

Ключевые слова: метаматериал, слоистые структуры, микроволны, спектр пропускания, поверхностные плазмоны, перфорированные металлические слои, резонаторы Фабри-Перо.

Abstract. In this paper a transmission of electromagnetic radiation through a multilayer metamaterial metal-dielectric structure (multi-fishnet) with new original design of rhombus-like subwavelength apertures in the near field as well as in the far field at microwave frequencies is considered. This multilayer stack consists of alternate periodically patterned metal foils and unperforated dielectric layers. The about eightfold enhancement of the microwave electric field strength behind the central part of the single subwavelength aperture in the form of a rhombus was observed in near field for all the studied foliated samples with the number of perforated aluminium layers from 2 to 12 at frequencies from 7 GHz to 20 GHz. This effect that first disclosed by Ebbesen within the optical range can be useful for both better understanding of the propagation behaviour of the electromagnetic waves and creation of various practical devices utilizing this effect. The number of peaks in the transmission spectrums of the foliated metamaterial samples in the far field is equal to the number of dielectric spacers within a multilayer metamaterial structure. These dielectric spacers play a role of resonators providing the feature of the transmission spectrum similar to Fabry-Perot resonance. The resonant character of transmission for the investigated multilayer metamaterial stack is confirmed by the experimental microwave electric field patterns around the multilayer sample. The experimentally obtained results suppose the presence of a negative effective refractive index at the studied foliated metamaterial during its resonant pass band. 

Keywords: metamaterial, multilayer structures, microwaves, transmission spectrum, surface plasmons, perforated metallic layers, Fabry-Perot cavities.

 

 

Для цитирования:

И. А. Карпов. Пропускание микроволн многослойной  структурой  метаматериал–диэлектрик:  ближнее  и  дальнее  поле. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 12. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/dec18/19/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.12.19