METAMATERIAUX Lignes de propagation main-gauche en technologie finline T. Decoopman, A. Marteau, D. Lippens Institut d'Electronique de Microélectronique.

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1 METAMATERIAUX Lignes de propagation main-gauche en technologie finline T. Decoopman, A. Marteau, D. Lippens Institut d'Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN) Université des Sciences et Technologies de Lille (USTL) Milieux métalliques doublement négatifs Rétropropagation en finline Ligne Terahertz coplanaire Autres approches pour la réfraction négative

2 Milieux métalliques doublement négatifs
Milieux à permittivité et perméabilité simultanément négatives Fils métalliques: er<0 Abaissement de la fréquence plasma du métal par dilution du milieu J. B. Pendry et al., PRL, 76(25), 1996 Boucles métalliques: mr<0 Activité magnétique créée par une résonance J. B. Pendry et al., IEEE TMTT, 47(11), 1999

3 Milieux métalliques doublement négatifs
Un milieu doublement négatif est propagatif V. G. Veselago, Soviet Phys. Usp., 10(4), 1968 Superposition des réseaux 3D K. Li et al., APL 82(15), 2003 Démonstration du caractère main-gauche (rétropropagation) Adaptation avec le milieu environnant k S Cartes de champ électrique dans le plan des résonateurs k S k S

4 Lignes de propagation main-gauche: principe
Structures plaquées 1D ou 2D Pour la réalisation de systèmes micro-ondes de couplage, filtrage, rayonnement Lignes chargées Structuration périodique d'une ligne classique par Csérie et Lparallèle (réseau dual) Perturbation de la relation de dispersion: bande main-gauche Pente négative: vitesse de phase et de groupe opposées Longueur d'onde guidée croissante avec la fréquence Ligne classique Ligne chargée Schéma équivalent d'une ligne de transmission chargée

5 Lignes de propagation main-gauche: Finline
Guides d'onde métalliques Faibles pertes en ligne Blindage électromagnétique Pas de rayonnement Technologie finline Intégration de circuits planaires en guide Prototype en bande Ka ([10 GHz – 18 GHz]) Section du guide: 7,9 x 16 mm² Pour w = 200 µm Ligne monomode de 9,5 à 19 GHz, Z0=120 W Cellule unitaire Ligne de longueur a = 3,3 mm (lg = 24 mm à 12 GHz) Fil entre les rubans (l = 200 µm) inductance en parallèle 1 anneau face arrière résonateur en série (b = 2,62 mm) Ligne chargée Cellule unitaire simple anneau anneau fil

6 Lignes de propagation main-gauche: Finline
Technologie finline T. Decoopman et al., IEEE MWCL, 14(11), nov. 2004 5 cell. unitaires Ligne d'accès S k 3,3 mm Rétropropagation

7 Lignes de propagation main-gauche: Finline

8 Lignes de propagation main-gauche: CPS
Technologie cps sur quartz pour le THz Ligne duale CL Motifs nanométriques (qq 100nm) Caratérisation temporelle électro-optique L. Desplanque et al., APL 84, 2004 Laser femtoseconde Génération d'impulsion par photoconduction Détection d'impulsion par électroabsorption (effet Franz-Keldysh) Caractérisation jusqu'au THz 25 mm L'impulsion optique du laser femtoseconde est convertie en impulsion électrique par photoconduction (création de paires e-/h+ et création d'un courant sous l'effet de la polarisation), obtenue dans le GaAs BT (matériau ultra rapide). Pour la détection de l'implusion, la conversion électro-optique se fait par électroabsoption (partie imaginaire de l'indice): l'indice du AlGaAs BT est modifié (partie réelle et imaginaire) sous l'effet de l'implusion électrique et ce changement d'indice est mesuré par le signal de la sonde se réfléchissant sur le matériau.

9 Signature de l'effet main-gauche
Différence de phase Mesure de phase Analyseur de réseaux Technologie finline Diagramme de bande et mesures en transmission Simulations ab-initio Mesure de la transmission Technologie finline Mesure temporelle Mesure électro-optique Technologie CPS

10 Lignes de propagation 2D
Milieu bidimensionnel ondes millimétriques (140 – 220 GHz) Réfraction négative et amplification des ondes évanescentes Lignes microruban sur quartz / BCB Caractérisation à l'analyseur vectoriel (équipement récent de l'IEMN) Mesure en champ proche (sonde?)

11 Autres approches pour la réfraction négative
Magnétisme artificiel Motifs W Résonance de Mie: fils diélectriques Milieux Chiraux Un milieu chiral résonant peut supporter une onde rétropropagée J. B. Pendry, Science vol. 306, nov. 2004 Inclusion hélicoïdale E