Abstract

An asymmetric metamaterial exhibiting an analog of double electromagnetically induced transparency (EIT) in the middle-infrared region is reported. The metamaterial consists of two-layered arrays of U-shaped rings embedded in a medium, with the lower layer rotated by 90°. Our simulations demonstrate that both maximum group indexes are extremely high at the two EIT-like positions. The group index reaches about thrice the currently reported maximum value at the high-frequency EIT-like position. The transmittance at the two transparency positions also possesses extremely high <i>Q</i> factors, which is conducive to controlling the propagation of electromagnetic waves.

© 2013 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
  2. Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).
  3. S. Harris and L. Hau, Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)
  4. H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).
  5. S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).
  6. G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).
  7. V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).
  8. Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).
  9. Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).
  10. M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).
  11. R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).
  12. H. Lu, X. Liu, D. Mao, Y. Gong, and G. Wang, Opt. Lett. 36, 3233 (2011).
  13. B. Tang, L. Dai, and C. Jiang Opt. Express 19, 628 (2011).
  14. P. Weis, J. L. Garcia-Pomar, R. Beigang, and M. Rahm, Opt. Express 19, 23573 (2011).
  15. M. T. Cheng and Y. Y. Song, Opt. Lett. 37, 978 (2012).
  16. N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).
  17. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, New York, 1985).
  18. I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).
  19. C. J. F. B¨ottcher, P. Bordewijk, and O. C. Belle, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).
  20. S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

2012

2011

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

H. Lu, X. Liu, D. Mao, Y. Gong, and G. Wang, Opt. Lett. 36, 3233 (2011).

B. Tang, L. Dai, and C. Jiang Opt. Express 19, 628 (2011).

P. Weis, J. L. Garcia-Pomar, R. Beigang, and M. Rahm, Opt. Express 19, 23573 (2011).

2010

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

2008

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

2007

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

2006

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

2005

Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

1999

S. Harris and L. Hau, Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)

1991

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).

Al-Naib, I. A. I.

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

Barnard, E.

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

Beigang, R.

Bogaerts, W.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Boller, K. J.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).

Born, N.

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

Brongersma, M.

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

Cai, W.

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

Cao, J. X.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Chen, J.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Cheng, M. T.

Cui, H. X.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Dai, L.

B. Tang, L. Dai, and C. Jiang Opt. Express 19, 628 (2011).

Dana, R. F.

S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).

Dolling, G.

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Dong, Z. G.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Engelen, R. J.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Enkrich, C.

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Fedotov, V. A.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

Garcia-Pomar, J. L.

Genov, D. A.

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Gersen, H.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Gong, Y.

Gu, B.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Harris, S.

S. Harris and L. Hau, Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)

Harris, S. E.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).

Hau, L.

S. Harris and L. Hau, Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)

Hayasaka, K.

Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).

Hulst, N. F. van

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Imamolu, A.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).

Jansen, C.

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

Jarchi, S.

S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).

Kang, M.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Karle, T. J.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Kasai, K.

Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).

Kekatpure, R.

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

Koch, M.

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

Korterik, J. P.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Krauss, T. F.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Kuipers, L.

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

Lei, S. Y.

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Li, T.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Li, Y.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Linden, S.

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Liu, H.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Liu, M.

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Liu, X.

Lu, H.

Mao, D.

Mohassel, J. R.

S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).

Papasimakis, N.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

Prosvirnin, S. L.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

Rahm, M.

Rose, M.

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

Song, Y. Y.

Soukoulis, C. M.

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Tang, B.

B. Tang, L. Dai, and C. Jiang Opt. Express 19, 628 (2011).

Wang, F. M.

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Wang, G.

Wang, H. T.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

Wang, S. M.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Wang, Y.

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Wegener, M.

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Weis, P.

Xu, M. X.

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Zhang, S.

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Zhang, X.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Zhang, Y.

Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).

Zheludev, N. I.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

Zhu, S. N.

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

and C. Jiang Opt. Express

B. Tang, L. Dai, and C. Jiang Opt. Express 19, 628 (2011).

Appl. Phys. Lett.

I. A. I. Al-Naib, C. Jansen, N. Born, and M. Koch, Appl. Phys. Lett. 98, 091107 (2011).

Z. G. Dong, H. Liu, J. X. Cao, T. Li, S. M. Wang, S. N. Zhu, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 97, 114101 (2010).

J. Appl. Phys.

M. Kang, H. X. Cui, Y. Li, B. Gu, J. Chen, and H. T. Wang, J. Appl. Phys. 109, 014901 (2011).

J. Electromagn. Waves Appl.

S. Jarchi, J. R. Mohassel, and R. F. Dana, J. Electromagn. Waves Appl. 24, 755 (2010).

Nat. Photon.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nat. Photon. 2, 351 (2008).

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

Y. Zhang, K. Hayasaka, and K. Kasai, Phys. Rev. A 71, 062341 (2005).

Phys. Rev. E

Z. G. Dong, S. Y. Lei, M. X. Xu, H. Liu, T. Li, F. M. Wang, and S. N. Zhu, Phys. Rev. E 77, 056609 (2008).

Phys. Rev. Lett.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).

V. A. Fedotov, M. Rose, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and N. I. Zheludev, Phys. Rev. Lett. 99, 147401 (2007).

S. Harris and L. Hau, Phys. Rev. Lett. 82, 4611 (1999)

H. Gersen, T. J. Karle, R. J. Engelen, W. Bogaerts, J. P. Korterik, N. F. van Hulst, T. F. Krauss, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 94, 073903 (2005).

R. Kekatpure, E. Barnard, W. Cai, and M. Brongersma, Phys. Rev. Lett. 104, 243902 (2010).

S. Zhang, D. A. Genov, Y. Wang, M. Liu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett. 101, 047401 (2008).

Science

G. Dolling, C. Enkrich, M. Wegener, C. M. Soukoulis, and S. Linden, Science 312, 892 (2006).

Other

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, New York, 1985).

C. J. F. B¨ottcher, P. Bordewijk, and O. C. Belle, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.