Milieux métalliques doublement négatifs Rétropropagation en finline Ligne Terahertz coplanaire

1. METAMATERIAUXLignes de propagation main-gauche en technologie finlineT. Decoopman, A. Marteau, D. LippensInstitut 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 k S • 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 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 Cellule unitaire simple anneau • 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 anneau fil

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

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