渦を利用した干渉計を用いたフィッシュネットメタマテリアルの有効パラメータの決定

Determination of effective parameters of fishnet metamaterials with vortex based interferometry.

• Wei Cao
• Jie Gao
• Xiaodong Yang

抄録

メタマテリアルは人工的に作られた構造物で、負の屈折率など、通常の天然材料には見られないユニークな特性を持っています。メタマテリアルの光学特性を評価するためには、従来の干渉計やエリプソメトリーが一般的に用いられている。ここでは、光学的メタマテリアルの有効パラメータの特性を評価するための代替的な光学的渦巻き干渉パターンの回転に応じてメタマテリアルからの透過と反射の位相シフトを直接測定することによって、光学的渦巻きに基づく干渉計のアプローチを報告する。この結果は、光学メタマテリアル、メタサーフェス、ナノ構造薄膜の特性評価を行うための新しい分光学的・干渉計的技術の発展に道を開くものである。

Metamaterials are artificially engineered structures that have unique properties not usually found in natural materials, such as negative refractive index. Conventional interferometry or ellipsometry is generally used for characterizing the optical properties of metamaterials. Here, we report an alternative optical vortex based interferometric approach for the characterization of the effective parameters of optical metamaterials by directly measuring the transmission and reflection phase shifts from metamaterials according to the rotation of vortex spiral interference pattern. The fishnet metamaterials possessing positive, zero and negative refractive indices are characterized with the vortex based interferometry to precisely determine the complex values of effective permittivity, permeability, and refractive index. Our results will pave the way for the advancement of new spectroscopic and interferometric techniques to characterize optical metamaterials, metasurfaces, and nanostructured thin films in general.