Towards dynamic, tunable, nonlinear metamaterials via near field interactions: A review

Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

Volumn 34, Issue 11, 2013, Pages 709-723

  Keiser, G R ^a   Fan, K ^b   Zhang, X ^b   Averitt, R D ^a  

^a USA   (United States)

^b Boston University   (United States)

Author keywords

MEMS; Metamaterials; Nonlinear; Reconfigurable; Terahertz; Tunable

Indexed keywords

ELECTROMAGNETIC SPECTRA; EXPERIMENTAL TECHNIQUES; NEAR FIELD INTERACTIONS; NONLINEAR; NONLINEAR METAMATERIAL; RECONFIGURABLE; TERA HERTZ; TUNABLE;

ANISOTROPY; MEMS;

METAMATERIALS;

EID: 84885576775     PISSN: 18666892     EISSN: 18666906     Source Type: Journal    
DOI: 10.1007/s10762-013-9993-3     Document Type: Review

References (111)

1. M. Koch, Optical Society of America Technical Digest, SW1C.3 (2012).
2. M. Koch, Opt. Photon. News 18, 20 (2007).
3. L. Ren, et al., Nano Letters 9, 2610 (2009).
4. F. Rutz, M. Koch, L. Micele, G. de Portu, Appl. Opt. 45, 8070 (2006).
5. J.-B. Masson and G. Gallot, Opt. Lett. 31, 265 (2006).
6. T. Kleine-Ostmann, P. Dawson, K. Pierz, G. Hein, M. Koch, Appl. Phys. Lett. 84, 3555 (2004).
7. M. Tonouchi, Nature Photon 1, 97 (2007).
8. V. G. Veselago, Physics-Uspekhi 10, 509 (1968).
9. J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, W. J. Stewart, IEEE Trans. Microw. Theory. Techn. 47, 2075 (1999).
10. D. Schurig, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr, D. R. Smith, Science 314, 977 (2006).
11. D. Schurig, J. J. Mock, D. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 88, 041109 (2006).
12. R. A. Shelby, D. R. Smith, S. Schultz, Science 292, 77 (2001).
13. D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, S. Schultz, Phys. Rev. Lett. 84, 4184 (2000).
14. M. Choi, et al., Nature 470, 369 (2011).
15. J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2000).
16. S. A. Ramakrishna, J. Pendry, D. Schurig, D. Smith, S. Schultz, J. Mod. Opt. 49, 1747 (2002).
17. D. R. Smith, J. J. Mock, A. F. Starr, D. Schurig, Phys. Rev. E 71, 036609 (2005).
18. N. Fang, H. Lee, C. Sun, X. Zhang, Science 308, 534 (2005).
19. N. I. Landy, S. Sajuyigbe, J. J. Mock, D. R. Smith, W. J. Padilla, Phys. Rev. Lett. 100, 207402 (2008).
20. H. Tao, et al., Phys. Rev. B 78, 241103 (2008).
21. T. Driscoll, et al., Science 325, 1518 (2009).
22. N. I. Zheludev, Opt. Photon. News 22, 30 (2011).
23. N. I. Zheludev and Y. S. Kivshar, Nature Mater. 11, 917 (2012).
24. V. M. Shalaev, Nature Photon. 1, 41 (2007).
25. N. Liu, H. Liu, S. Zhu, H. Giessen, Nature Photon. 3, 157 (2009).
26. M. C. K. Wiltshire, Science 291, 849 (2001).
27. J. Li and C. T. Chan, Phys. Rev. E 70, 055602 (2004).
28. A. C. Strikwerda, K. Fan, H. Tao, D. V. Pilon, X. Zhang, R. D. Averitt, Opt. Express 17, 136 (2009).
29. H. Tao, E. A. Kadlec, A. C. Strikwerda, K. Fan, W. J. Padilla, R. D. Averitt, E. A. Shaner, X. Zhang, Opt. Express 19, 21620 (2011).
30. T. J. Yen, Science 303, 1494 (2004).
31. H. T. Chen, W. J. Padilla, M. J. Cich, A. K. Azad, R. D. Averitt, A. J. Taylor, Nature Photon. 3, 148 (2009).
32. M. Liu, et al., Nature 487, 345 (2012).
33. R. Marqués, F. Medina, R. Rafii-El-Idrissi, Phys. Rev. B 65, 144440 (2002).
34. D. R. Smith, J. Gollub, J. J. Mock, W. J. Padilla, D. Schurig, J. Appl. Phys. 100, 024507 (2006).
35. H. T. Chen, et al., Opt. Express 15, 1084 (2007).
36. I. Bulu, H. Caglayan, E. Ozbay, Opt. Express 13, 10238 (2005).
37. D. R. Chowdhury, R. Singh, M. Reiten, H.-T. Chen, A. J. Taylor, J. F. O'Hara, A. K. Azad, Opt. Express 19, 15817 (2011).
38. F. Bilotti, A. Toscano, L. Vegni, IEEE Trans. Antennas Propag. 55, 2258 (2007).
39. S. Hussain, J. M. Woo, J.-H. Jang, Appl. Phys. Lett. 101, 091103 (2012).
40. E. Ekmekci, K. Topalli, T. Akin, G. Turhan-Sayan, Opt. Express 17, 16046 (2009).
41. O. Turkmen, E. Ekmekci, G. Turhan-Sayan, IET Microw. Antennas Propag. 6, 1102 (2012).
42. J. D. Baena, R. Marqués, F. Medina, J. Martel, Phys. Rev. B 69, 014402 (2004).
43. R. Marques, F. Mesa, J. Martel, F. Medina, IEEE Transactions on Antennas and Propagation 51, 2572 (2003).
44. I. Gil, Electron. Lett. 40, 1347 (2004).
45. I. Gil, J. Bonache, J. Garcia-Garcia, F. Martin, IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 54, 2665 (2006).
46. O. Reynet and O. Acher, Appl. Phys. Lett. 84, 1198 (2004).
47. J. Han, A. Lakhtakia, C.-W. Qiu, Opt. Express 16, 14390 (2008).
48. Q. Zhao, L. Kang, B. Du, B. Li, J. Zhou, H. Tang, X. Liang, B. Zhang, Appl. Phys. Lett. 90, 011112 (2007).
49. S. Lee, S. Kim, T.-T. Kim, Y. Kim, M. Choi, S. H. Lee, J.-Y. Kim, B. Min, Advanced Materials 24, 3491 (2012).
50. M. Gil, C. Damm, A. Giere, M. Sazegar, J. Bonache, R. Jakoby, F. Martin, Electronics Letters 45, 417 (2009).
51. T. H. Hand and S. A. Cummer, J. Appl. Phys. 103, 066105 (2008).
52. D.-y. Zou, A.-m. Jiang, R.-X. Wu, J. Appl. Phys. 107, 013507 (2010)
53. H. A. Haus and W. Huang, Proc. IEEE 79, 1505 (1991).
54. F. Hesmer, et al., Physica Status Solidi B 244, 1170 (2007).
55. E. Ekmekci and G. Turhan-Sayan, Prog. Electrom. Res. B 12, (2009).
56. M. Liu, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, Y. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 111114 (2012).
57. D. A. Powell, K. Hannam, I. V. Shadrivov, Y. S. Kivshar, Phys. Rev. B 83, 235420 (2011).
58. G. R. Keiser, A. C. Strikwerda, K. Fan, V. Young, X. Zhang, R. D. Averitt, arXiv preprint arXiv:1302.0782 (2013).
59. D. A. Powell, M. Lapine, M. V. Gorkunov, I. V. Shadrivov, Y. S. Kivshar, Phys. Rev. B 82, 155128 (2010).
60. E. Ekmekci, A. C. Strikwerda, K. Fan, G. Keiser, X. Zhang, G. Turhan-Sayan, R. D. Averitt, Phys. Rev. B 83, 193103 (2011).
61. M. Lapine, D. Powell, M. Gorkunov, I. Shadrivov, R. Marques, Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 95, 084105 (2009).
62. W. M. Zhu, et al., Advanced Materials 23, 1792 (2011).
63. W. Zhu, et al., Appl. Phys. Lett. 99, 221102 (2011).
64. T. Hand and S. Cummer, IEEE Antenn. Wireless Propag. Lett. 6, 401 (2007).
65. B. Ozbey and O. Aktas, Opt. Express 19, 5741 (2011).
66. I. Gil, F. Martin, X. Rottenberg, W. De Raedt, Electronics Letters 43, 1153 (2007).
67. H. Tao, A. Strikwerda, K. Fan, W. Padilla, X. Zhang, R. Averitt, Phys. Rev. Lett. 103, 147401 (2009).
68. S. Aksu, M. Huang, A. Artar, A. A. Yanik, S. Selvarasah, M. R. Dokmeci, H. Altug, Advanced Materials 23, 4422 (2011).
69. Y. H. Fu, et al., Advanced Functional Materials 21, 3589 (2011).
70. J. Y. Ou, E. Plum, L. Jiang, N. I. Zheludev, Nano Letters 11, 2142 (2011).
71. J.-Y. Ou, E. Plum, J. Zhang, N. I. Zheludev, Nature Nanotechnol. 8, 252 (2013).
72. K. L. Yeh, M. C. Hoffmann, J. Hebling, K. A. Nelson, Appl. Phys. Lett. 90, 171121 (2007).
73. B. Ferguson and X.-C. Zhang, Nature Materials 1, 26 (2002).
74. P. U. Jepsen, D. G. Cooke, M. Koch, Laser & Photonics Reviews 5, 124 (2011).
75. F. Blanchard, L. Razzari, F. Su, G. Sharma, R. Morandotti, T. Ozaki, M. Reid, F. Hegmann, Nonlinear Photonics and Novel Optical Phenomena, 297 (2012).
76. A. Pashkin, F. Junginger, C. Schmidt, B. Mayer, O. Schubert, S. Mährlein, R. Huber, A. Leitenstorfer, Proc. of SPIE, 82600M (2012).
77. A. Rose, D. Huang, D. R. Smith, Phys. Rev. Lett. 107, 063902 (2011).
78. A. Rose, S. Larouche, D. R. Smith, Phys. Rev. A 84, 053805 (2011).
79. A. A. Zharov, I. V. Shadrivov, Y. S. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 91, 037401 (2003).
80. M. Scalora, M. S. Syrchin, N. Akozbek, E. Y. Poliakov, G. D'Aguanno, N. Mattiucci, M. J. Bloemer, A. M. Zheltikov, Phys. Rev. Lett. 95, 013902 (2005).
81. B. Wang, J. Zhou, T. Koschny, C. M. Soukoulis, Opt. Express 16, 16058 (2008).
82. S. V. Perminov, V. P. Drachev, S. G. Rautian, Opt. Lett. 33, 2998 (2008).
83. P.-Y. Chen, M. Farhat, A. Alù, Phys. Rev. Lett. 106, 105503 (2011).
84. I. V. Shadrivov, A. A. Zharov, Y. S. Kivshar, J. Opt. Soc. Am. B 23, 529 (2006).
85. H. Merbold, A. Bitzer, T. Feurer, Opt. Express 19, 7262 (2011).
86. M. W. Klein, C. Enkrich, M. Wegener, S. Linden, Science 313, 502 (2006).
87. E. Poutrina, S. Larouche, D. R. Smith, Opt. Comm. 283, 1640 (2010).
88. A. K. Popov and V. M. Shalaev, Appl. Phys. B 84, 131 (2006).
89. A. K. Popov and V. M. Shalaev, Opt. Lett. 31, 2169 (2006).
90. D. Huang, A. Rose, E. Poutrina, S. Larouche, D. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 98, 204102 (2011).
91. S. Linden, F. B. P. Niesler, J. Förstner, Y. Grynko, T. Meier, M. Wegener, Phys. Rev. Lett. 109, 015502 (2012).
92. M. Lapine, M. Gorkunov, K. H. Ringhofer, Phys. Rev. E 67, 065601 (2003).
93. M. Lapine, I. V. Shadrivov, D. A. Powell, Y. S. Kivshar, Nature Mater. (2011).
94. H. Tao, A. Strikwerda, K. Fan, C. Bingham, W. Padilla, X. Zhang, R. Averitt, J. Phys. D: Appl. Phys 41, 232004 (2008).
95. H. C. Ko, et al., Small 5, 2703 (2009).
96. K. E. Hannam, D. A. Powell, I. V. Shadrivov, Y. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 100, 081111 (2012).
97. H. T. Chen, et al., Opt. Lett. 32, 1620 (2007).
98. K. Fan, et al., Phys. Rev. Lett. 110, 217404 (2013)
99. F. Neubrech, A. Pucci, T. W. Cornelius, S. Karim, A. García- Etxarri, J. Aizpurua, Phys. Rev. Lett. 101, 157403 (2008).
100. F. Neubrech, D. Weber, D. Enders, T. Nagao, A. Pucci, J. Phys. Chem. C 114, 7299 (2010).
101. A. Hartstein, J. R. Kirtley, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 45, 201 (1980).
102. D. Dietze, A. Benz, G. Strasser, K. Unterrainer, J. Darmo, Opt. Express 19, 13700 (2011).
103. P. Weis, J. L. Garcia-Pomar, R. Beigang, M. Rahm, Opt. Express 19, 23573 (2011).
104. D. J. Shelton, I. Brener, J. C. Ginn, M. B. Sinclair, D. W. Peters, K. R. Coffey, G. D. Boreman, Nano Letters 11, 2104 (2011).
105. A. Schneider, A. Shuvaev, S. Engelbrecht, S. O. Demokritov, A. Pimenov, Phys. Rev. Lett. 103, 103907 (2009).
106. P. Vasa, et al., Phys. Rev. Lett. 101, 116801 (2008).
107. N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
108. P. Tassin, L. Zhang, T. Koschny, E. Economou, C. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 102, 53901 (2009).
109. L. Chieffo, G. Keiser, A. Strikwerda, K. Fan, S. Erramilli, X. Zhang, R. Averitt, Bulletin of the American Physical Society 57 (2012).
110. D. A. Powell and Y. S. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 97, 091106 (2010).
111. W. M. Zhu, H. Cai, T. Mei, T. Bourouina, J. F. Tao, G. Q. Lo, D. L. Kwong, A. Q. Liu, IEEE 23rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 196 (2010).