Untersuchung der Kopplung dielektrischer und plasmonischer Resonanzen an optischen Metamaterialien in Wellenleitergeometrien

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Gegenstand des Projektes ist die Untersuchung neuer Realisierungsformen optischer Metamaterialien durch die Integration von resonanten metallischen Nanostrukturen in Wellenleitergeometrien, um damit aktuelle Grenzen bei der experimentellen Erforschung dieses wissenschaftlich hochbrisanten Thematik zu überwinden. Die Arbeiten umfassen sowohl die theoretische Analyse und Modellierung als auch die technologische Realisierung und die experimentelle Charakterisierung solcher Strukturen.Die optischen Eigenschaften des zu untersuchenden Systems bestimmen sich aus der Kopplung von Resonanzen der Zellen des Metamaterials, den s.g. Metaatomen, mit den Wellenleiterresonanzen des dielektrisch/metallischen Schichtsystems. Ausgehend von dieser grundlegenden Untersuchung gekoppelter Resonanzen umfassen die Betrachtungen stark dispersive optische Materialien mit variabler elektrischer und magnetischer Response, einschließlich Negativ-Index-Metamaterialien.Neben dem Ziel der umfassenden Erforschung dieses neuen elektrodynamischen Systems sollen die Arbeiten auch zum besseren Verständnis von Volumenmetamaterialien beitragen, für deren technologische Realisierung bisher keine ausreichenden Methoden vorhanden sind, Aus diesem Grund liegen aktuell nur Experimente zur Durchstrahlung von dünnen Metamaterialfilmen vor. Die experimentelle Untersuchung der Lichtausbreitung in ausgedehnten Metamaterialien für den optischen Spektralbereich soll im vorliegenden Projekt erstmals erbracht werden. Die dafür eingesetzten 2-dimensionalen Konfigurationen sollen dann hinsichtlich der Darstellung neuartiger Ausbreitungsphänomene, wie Nahfeldabbildungen, Transformationsoptiken und cloaking, erforscht werden.