Metamaterialien bei 10 GHz – 40 GHz

Metamaterialien sind künstlich hergestellte Materialien mit optischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen.

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Metamaterialien sind künstlich hergestellte Materialien mit optischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen, z.B. Brechzahlen, die kleiner als 1 und sogar negativ sind. Damit lassen sich – zumindest in der Theorie – Tarnkappeneffekte und so genannte Superlinsen realisieren. In den letzten Jahren haben vor allem die Negativ-Index-Metamaterialien (NIM), die einen negativen Brechungsindex n mit ε < 0 und μ < 0 besitzen, das Interesse der Forscher geweckt.

NIM-Prisma
Im Vordergrund ist ein Metamaterial-Prisma zu sehen, das zwischen 9 GHz und 10 GHz eine negative Brechung zeigt. Im Vergleich dazu im Hintergrund ein dielektrisches Prisma mit positiver Brechzahl.

im Rahmen eines DFG-geförderten Projektes wurden am Institut für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik (INT) so genannte Fischnetz-Strukturen bei einer Frequenz von 40 GHz entworfen, simuliert und vermessen, mit dem Ziel eine leistungsfähige Superlinse zu bauen, die die beugungsbegrenzte Auflösung der herkömmlichen Linse übertreffen kann. Die Voraussetzungen dafür sind hohe Transmission, niedrige Reflexion, Polarisations- und Winkelunabhängigkeit und ein negativer Brechungsindex von -1.

NIM-Fischnetzstapel
Schichtstapel einer Fischnetzstruktur

Publikationen

  1. 2014

    1. W. Sfar Zaoui, M. Nafe, M. Geng, W. Vogel, and M. Berroth, “Theoretical and experimental investigation of negative index fishnet metamaterial multilayers in the Q-band,” Waves in Random and Complex Media, vol. 24, pp. 149–163, 2014.

  2. 2013

    1. M. Nafe, W. Sfar Zaoui, and M. Berroth, “Simulation study of 3D polarization independent fishnet negative index metamaterials at 40 GHz,” in International Conference on Aerospace Sciences and Aviation Technology (ASAT), Cairo, Egypt, 2013, p. Paper 009–MS.

  3. 2010

    1. W. Sfar Zaoui, K. Chen, W. Vogel, and M. Berroth, “Novel low loss broadband polarization independent fishnet negative index metamaterials at 40 GHz,” in International Conference on Photonic and Electromagnetic Crystal Structures, (PECS-IX), Granada, Spain, 2010, p. 126.

  4. 2008

    1. A. Rumberg and M. Berroth, “Equivalent Circuit of Metamaterials with a Negative Permeability,” in Proceedings from the GigaHertz Symposium, Gothenburg, Sweden, 2008.

  5. 2007

    1. A. Rumberg and M. Berroth, “Negative refractive index in stacked conventional structured printed circuit board material,” in International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics, Metamaterials, Rome, Italy, 2007, pp. 280–283.
    2. A. Rumberg and M. Berroth, “Stacking of Negative Refractive Index Cut-Wire Pair Configuration in a Waveguide Environment,” in Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Bangkok, Thailand, 2007, pp. 1–4.
Weiterführende Informationen
  • DFG-Projekt
    Fokussierende Negativ-Index-Strukturen im Millimeterwellenbereich

Ansprechpartner

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Wolfgang Vogel

Dr.-Ing.

Akademischer Oberrat / Stellvertretender Institutsleiter

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