Comptes Rendus
Metamaterials for optical and radio communications
[Métamatériaux pour des applications optiques et télécoms]
Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 1, pp. 31-40.

Nous présentons ici deux exemples de métamatériaux pour des applications dans le domaine des télécoms. Le premier concerne la réalisation d'une antenne directive ultra-compacte reconfigurable électroniquement utilisant une surface partiellement réfléchissante (PRS) réalisée à l'aide d'un métamatériau composite. Le second traite du fonctionnement d'un métamatériau gaucher infrarouge en incidence normale. Dans la première application, nous utilisons cette surface partiellement réfléchissante pour réaliser une antenne à cavité résonnante à 8 GHz. Le métamatériau considéré a une phase variable contrôlée à l'aide de composants électroniques actifs et est utilisé pour la conception d'une antenne reconfigurable de type Fabry–Perot. Une résonance réglable entre 7,9 et 8,2 GHz est obtenue et une amélioration importante de la directivité de l'antenne est également observée pour une épaisseur de cavité aussi petite que λ/75 (0,5 mm !). En ce qui concerne la deuxième application, nous présentons des simulations et des mesures effectuées sur un métamatériau fait de fils d'or et de nanostructures en forme de C, déposés sur un substrat de silicium aux longueurs d'onde infrarouges. Les deux résonances plasmoniques se produisent à 1,7 et à 4,2 μm, correspondant à une permittivité et une perméabilité simultanément négatives. Une version simplifiée de ce métamatériau destiné à la réalisation de superlentille en micro-onde est également proposée. Ce nouveau métamatériau est réalisé et caractérisé et son comportement gaucher est expérimentalement démontré.

We present here two examples of metamaterials for applications in the telecoms domain. The first concerns the realization of an ultra compact directive electronically reconfigurable antenna. The second deals with an infrared left-handed metamaterial working under normal incidence. For the first application, we use a composite phase varying metamaterial. An adjustable resonance radiating frequency between 7.9 and 8.2 GHz is obtained and a drastic enhancement in the directivity of the antenna is observed for a cavity thickness as small as λ/75 (0.5 mm!). Concerning the second application we present simulations and measurements of a metamaterial made of gold wires and C-shaped nanostructures on silicon at infrared wavelengths. Both plasmonic resonances occur at 1.7 and 4.2 μm, corresponding to a simultaneously negative permittivity and permeability. A simplified version of this metamaterial is realized in the microwave domain. This new metamaterial is characterized and the left-handed behavior is experimentally demonstrated.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2007.10.004
Keywords: Metamaterial, Antenna, Varactor, Left-handed material, Plasmonic, Infrared metamaterial, Negative index
Mot clés : Métamatériau, Antenne, Varacteur, Matériau à indice de réfraction négatif, Plasmonique, Métamatériau pour l'infra-rouge, Indice de réfraction négatif

Boubacar Kante 1 ; Abdelwaheb Ourir 1 ; Shah Nawaz Burokur 1 ; Frédérique Gadot 1 ; André de Lustrac 1

1 Institut d'électronique fondamentale, université Paris-Sud, UMR 8622 – CNRS, 91405 Orsay cedex, France
@article{CRPHYS_2008__9_1_31_0,
     author = {Boubacar Kante and Abdelwaheb Ourir and Shah Nawaz Burokur and Fr\'ed\'erique Gadot and Andr\'e de Lustrac},
     title = {Metamaterials for optical and radio communications},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {31--40},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {9},
     number = {1},
     year = {2008},
     doi = {10.1016/j.crhy.2007.10.004},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Boubacar Kante
AU  - Abdelwaheb Ourir
AU  - Shah Nawaz Burokur
AU  - Frédérique Gadot
AU  - André de Lustrac
TI  - Metamaterials for optical and radio communications
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2008
SP  - 31
EP  - 40
VL  - 9
IS  - 1
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2007.10.004
LA  - en
ID  - CRPHYS_2008__9_1_31_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Boubacar Kante
%A Abdelwaheb Ourir
%A Shah Nawaz Burokur
%A Frédérique Gadot
%A André de Lustrac
%T Metamaterials for optical and radio communications
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2008
%P 31-40
%V 9
%N 1
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2007.10.004
%G en
%F CRPHYS_2008__9_1_31_0
Boubacar Kante; Abdelwaheb Ourir; Shah Nawaz Burokur; Frédérique Gadot; André de Lustrac. Metamaterials for optical and radio communications. Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 1, pp. 31-40. doi : 10.1016/j.crhy.2007.10.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2007.10.004/

[1] A.P. Feresidis; G. Goussetis; S. Wang; J.C. Vardaxoglou Artificial magnetic conductor surfaces and their application to low-profile high-gain planar antennas, IEEE Trans. Antennas Propag., Volume 53 (2005) no. 1, pp. 209-215

[2] L. Zhou; H. Li; Y. Qin; Z. Wei; C.T. Chan Directive emissions from subwavelength metamaterial-based cavities, Appl. Phys. Lett., Volume 86 (2005), p. 101101-1-101101-3

[3] A. Ourir; A. de Lustrac; J.-M. Lourtioz All-metamaterial-based sub-wavelength cavities (λ/60) for ultrathin directive antennas, Appl. Phys. Lett., Volume 88 (2006), p. 084103-1-084103-3

[4] A. Ourir; A. de Lustrac; J.-M. Lourtioz Optimization of metamaterial based subwavelength cavities for ultracompact directive antennas, Microw. Opt. Technol. Lett., Volume 48 (2006) no. 12, pp. 2573-2577

[5] A. Ourir; S.N. Burokur; A. de Lustrac Phase-varying metamaterial for compact steerable directive antennas, Electron. Lett., Volume 43 (2007) no. 9, pp. 493-494

[6] V.G. Veselago The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of permittivity and permeability, Sov. Phys. Usp., Volume 10 (1968), pp. 509-514

[7] J.B. Pendry; A.J. Holden; W.J. Stewart Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Volume 47 (1999) no. 11, pp. 2075-2084

[8] D.R. Smith; W.J. Padilla; D.C. Vier; S.C. Nemat-Nasser; S. Schultz Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity, Phys. Rev. Lett., Volume 84 (2000) no. 18, pp. 4184-4187

[9] J.B. Pendry Negative refraction makes a perfect lens, Phys. Rev. Lett., Volume 85 (2000) no. 18, pp. 3966-3969

[10] S. Zhang; W. Fan; N.C. Panoiu; K.J. Malloy; R.M. Osgood; S.R.J. Brueck Demonstration of near-infrared negative-index metamaterials, Phys. Rev. Lett., Volume 95 (2005), p. 137404-1-137404-4

[11] V.M. Shalaev; W. Cai; U.K. Chettiar; H.-K. Yuan; A.K. Sarychev; V.P. Drachev; A.V. Kildishev Negative index of refraction in optical metamaterials, Opt. Lett., Volume 30 (2005) no. 24, pp. 3356-3358

[12] K. Guven; M.D. Caliskan; E. Ozbay Experimental observation of left-handed transmission in a bilayer metamaterial under normal-to-plane propagation, Opt. Exp., Volume 14 (2006) no. 19, pp. 8685-8693

[13] S. Linden; C. Enkrich; M. Wegener; J. Zhou; T. Koschny; C.M. Soukoulis Magnetic response of metamaterials at 100 terahertz, Science, Volume 306 (2004), pp. 1351-1353

[14] C. Rockstuhl; F. Lederer On the reinterpretation of resonances in split-ring-resonators at normal incidence, Opt. Exp., Volume 14 (2006) no. 19, pp. 8827-8836

[15] A.M. Nicholson; G.F. Ross Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques, IEEE Trans. Instrum. Meas., Volume IM-19 (1970) no. 4, pp. 377-382

[16] K. Aydin; K. Guven; C.M. Soukoulis; E. Ozbay Observation of negative refraction and negative phase velocity in left-handed metamaterials, Appl. Phys. Lett., Volume 86 (2005), p. 124102-1-124102-3

[17] J.B. Pendry; A.J. Holden; D.J. Robbins; W.J. Stewart Low frequency plasmons in thin-wire structure, J. Phys. Condens. Matter, Volume 10 (1998) no. 22, pp. 4785-4809

Cité par Sources :

Commentaires - Politique