Abstract

We design and analyze a novel multiband left-handed metamaterial based on a fishnet-like structure at terahertz (THz) frequencies. The metamaterial exhibits simultaneous negative refractions around the frequencies of 0.48, 1.05, and 1.19 THz for the electromagnetic (EM) wave normal incidence, and around the frequencies of 0.20, 0.79, and 1.13 THz for parallel incidence. The simulated results verify the left-handed properties. A particularly important observation is the capability of the proposed metamaterial with a single geometrical structure to display multifrequency operations in a unit cell. The compact metamaterial is a major step toward the miniaturization of THz materials and devices suitable for multifrequencies.

© 2011 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. B. Ferguson and X. C. Zhang, Nature Mater. 1, 26 (2002).
  2. H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).
  3. H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).
  4. H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).
  5. D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).
  6. J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).
  7. H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).
  8. J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).
  9. J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).
  10. M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).
  11. W. Zhu, X. Zhao, and J. Guo, Appl. Phys. Lett. 92, 241116 (2008).
  12. Y. Yuan, C. Bingham, T. Tyler, S. Palit, T. H. Hand, W. J. Padilla, D. R. Smith, N. M. Jokerst, and S. A. Cummer, Opt. Express 16, 9746 (2008).
  13. D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).
  14. D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).
  15. S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).
  16. J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

2009 (1)

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

2008 (3)

2007 (1)

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

2006 (3)

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

2005 (2)

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

2004 (2)

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

2002 (2)

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nature Mater. 1, 26 (2002).

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

2000 (1)

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

1996 (1)

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

Averitt, R. D.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Azad, A. K.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).

Bingham, C.

Brueck, S. R. J.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Chen, H.

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

Chen, H. T.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Chen, K.

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

Cich, M. J.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

Cummer, S. A.

Economou, E. N.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

Fan, W.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Ferguson, B.

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nature Mater. 1, 26 (2002).

Gossard, A. C.

H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Grzegoczyk, T. M.

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

Grzegorczyk, T. M.

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

Guo, J.

W. Zhu, X. Zhao, and J. Guo, Appl. Phys. Lett. 92, 241116 (2008).

Hand, T. H.

Holden, A. J.

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

Huangfu, J.

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

Jokerst, N. M.

Kafesaki, M.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

Katsarakis, N.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

Kong, J. A.

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

Koschny, T.

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

Koschny, Th.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

Lu, H.

Malloy, K. J.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Markos, P.

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

Nemat-Nasser, S. C.

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

O'Hara, J. F.

Osgood, R. M.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Padilla, W. J.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

Y. Yuan, C. Bingham, T. Tyler, S. Palit, T. H. Hand, W. J. Padilla, D. R. Smith, N. M. Jokerst, and S. A. Cummer, Opt. Express 16, 9746 (2008).

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Palit, S.

Panoiu, N. C.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Pendry, J. B.

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

Ran, L.

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

Schultz, S.

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Smith, D. R.

Y. Yuan, C. Bingham, T. Tyler, S. Palit, T. H. Hand, W. J. Padilla, D. R. Smith, N. M. Jokerst, and S. A. Cummer, Opt. Express 16, 9746 (2008).

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Soukoulis, C. M.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

Stewart, W. J.

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

Taylor, A. J.

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

H. T. Chen, H. Lu, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. C. Gossard, S. A. Trugman, J. F. O'Hara, and A. J. Taylor, Opt. Express 16, 7641 (2008).

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Trugman, S. A.

Tsiapa, I.

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

Tuttle, G.

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

Tyler, T.

Vier, D. C.

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

Youngs, I.

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

Yuan, Y.

Zhang, L.

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

Zhang, S.

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

Zhang, X.

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

Zhang, X. C.

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nature Mater. 1, 26 (2002).

Zhao, X.

W. Zhu, X. Zhao, and J. Guo, Appl. Phys. Lett. 92, 241116 (2008).

Zhou, J.

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

Zhu, W.

W. Zhu, X. Zhao, and J. Guo, Appl. Phys. Lett. 92, 241116 (2008).

Zide, J. M. O.

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Appl. Phys. Lett. (3)

J. Huangfu, L. Ran, H. Chen, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegoczyk, and J. A. Kong, Appl. Phys. Lett. 84, 1537 (2004).

J. Zhou, T. Koschny, L. Zhang, G. Tuttle, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 88, 221103 (2006).

W. Zhu, X. Zhao, and J. Guo, Appl. Phys. Lett. 92, 241116 (2008).

Nature (1)

H. T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R. D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).

Nature Mater. (1)

B. Ferguson and X. C. Zhang, Nature Mater. 1, 26 (2002).

Nature Photonics (1)

H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, and A. J. Taylor, Nature Photonics 3, 148 (2009).

Opt. Express (2)

Phys. Rev. B (3)

D. R. Smith, S. Schultz, P. Markos, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 65, 195104 (2002).

J. Zhou, L. Zhang, G. Tuttle, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 73, 041101 (2006).

M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsarakis, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N. Economou, Phys. Rev. B 75, 235114 (2007).

Phys. Rev. E (2)

H. Chen, L. Ran, J. Huangfu, X. Zhang, K. Chen, T. M. Grzegorczyk, and J. A. Kong, Phys. Rev. E 70, 057605 (2004).

D. R. Smith, D. C. Vier, Th. Koschny, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).

Phys. Rev. Lett. (3)

S. Zhang, W. Fan, N. C. Panoiu, K. J. Malloy, R. M. Osgood, and S. R. J. Brueck, Phys. Rev. Lett. 95, 137404 (2005).

J. B. Pendry, A. J. Holden, W. J. Stewart, and I. Youngs, Phys. Rev. Lett. 76, 4773 (1996).

D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).

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.