Extraordinary transmission and geometrically-induced modes for metamaterials: from underlying physics to technological applications
- Autores: Miguel Navarro Cía
- Directores de la Tesis: Mario Sorolla Ayza (dir. tes.), Miguel Beruete Díaz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Michael Sogaard Jorgensen (presid.), Tahsin Akalin (secret.), Thomas Bertuch (voc.), Stefan Maier (voc.), Jaime Gómez Rivas (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Castellano: En las últimas dos décadas ha surgido una nueva corriente científica basada en el control de la propagación electromagnética y de las propiedades macroscópicas de estructuras artificiales mediante la manipulación de las unidades elementales constituyentes. Las puntas de lanza de esta nueva corriente son el fenómeno de Transmisión Extraordinaria y los Metamaterials, los cuales han sido recientemente combinados en una misma estructura artificial.
El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido doble: por un lado estudiar la física que subyace en el fenómeno de Transmisión Extraordinaria y en los Metamaterials basados en ésta, y por otro aplicar los conocimientos adquiridos para el diseño de nuevos dispositivos. Con estas aspiraciones en mente, se ha estudiado en profundidad las propiedades electromagnéticas del apilamiento de matrices de agujeros sublambda y se ha propuesto y comprobado experimentalmente la miniaturización de estas estructuras. Una vez caracterizado el apilamiento anteriormente mencionado en términos de diagrama de dispersión, parámetros electromagnéticos efectivos, distribución de campos y parámetros S, se ha abordado la implementación de dispositivos. Entre otros fueron diseñados, fabricados y medidos con éxito filtros espaciales y de frecuencia, (de)multiplexores, absorbentes, lentes, polarizadores, super-estratos, transformadores de polarización basados en birrefringencia, etc.
Principalmente esta Tesis Doctoral cubre el rango de frecuencias que empieza en unos pocos GHz (microondas) hasta cientos de GHz (ondas milimétricas). Sin embargo también se han explorado las frecuencias de THz.
Inglés: In the past two decades, two exotic fields have shaken the foundations of the electromagnetism as a result of tailored and unusual electromagnetic (EM) properties: Metamaterials and Extraordinary Transmission (ET). The newly accessible EM properties arise from the geometry of subunit structures rather than through chemical composition, as it happens with conventional materials. Recently, it has been reported a promising structure combining both properties.
The aim of this Doctoral Thesis is twofold: study the physics underlying the ET and Metamaterials, physical part, and apply them for the design of novel devices, engineering aspect. To this end, it firstly triggers intensive discussion on the EM properties of metamaterials based on stacked subwavelength hole array ET surfaces and on the viability of enhancing the performance of this structure (for instance, miniaturization of it). Once these structures have been characterized in terms of dispersion diagrams, electromagnetic effective parameters, EM fields and S-parameters, the implementation of applications and design of devices are tackled. Among others, spatial/frequency filters, (de)multiplexers, absorbers, lenses, polarisers and directive antennas are quested and actually, designed, fabricated and measured with success.
In principle, this Doctoral Thesis covers the frequency range from few GHz (microwaves) to hundreds of GHz (millimetre-waves), as well as some attempts in THz regime both numerically and experimentally.
