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Optical characterisation of metamaterials

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11 Obviously we are mostly interested at the third square where the conditions to obtain metamaterials are shown. Nevertheless, later we will talk about plasmas too, since plasmonic resonances play a fundamental role in metamaterials as we will see. Gyrotropic materials are anisotropic substances showing negative magnetic permeability only under particular conditions; we won t discuss them deeper in this thesis. A negative ε is nothing new since it is exhibited by all metals below their plasma frequency. Nevertheless, because of the lack of magnetic charges, a negative permeability is more difficult to reach. A simple way to describe a material in interaction with an electromagnetic field, is to express its electrons motion through a forced, damped harmonic oscillator [7]. We can describe the system considering the displacement of an electric charge due to the force impressed by the incoming electric field: Eqrm dt rdm dt rdm eee rr rr −=+Γ+ 202 2 ω where tjeEE ω0 rr = 5 This is known as the Lorentz model and it takes in account all the terms of a harmonic oscillator. Regarding at the left side, the first term expresses the acceleration of the charges induced by the electric field, the second describes the damping factor due to viscous friction where Γ is the damping coefficient and the third term accounts for the restoring forces with a characteristic frequency 0ω , typical of a harmonic oscillator. At the right side we have the driving term i.e. the force acting on each electron with charge 0<− q . Since the electric field has an oscillatory dependence tje ω∝ we can assume the displacement rr will follow the same behaviour: tj err ω 0 rr = We can now easily solve the differential equation switching to the frequency domain, obtaining: 5 Within this thesis we will interchange expressions like )( kztjeF −∝ ω r and )( tkzi eF ω−∝ r to describe the same harmonic behaviour. Thus, we are always allowed to set ij −= without changing the meaning of a formula. (2.5) (2.6)
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Optical characterisation of metamaterials

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Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Alabastri
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dei Sistemi
  Relatore: Giulio Cerullo
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 111

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Parole chiave

cloaking
enhancement
fishnet
surface plasmon
woodpile
photonics
optical characterization
engineering physics
invisibility
metamaterials
plasmon
negative refraction

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