Metamaterial antennaMetamaterial antennas are a class of antennas which use metamaterials to increase performance of miniaturized (electrically small) antenna systems. Their purpose, as with any electromagnetic antenna, is to launch energy into free space. However, this class of antenna incorporates metamaterials, which are materials engineered with novel, often microscopic, structures to produce unusual physical properties. Antenna designs incorporating metamaterials can step-up the antenna's radiated power.
Negative-index metamaterialNegative-index metamaterial or negative-index material (NIM) is a metamaterial whose refractive index for an electromagnetic wave has a negative value over some frequency range. NIMs are constructed of periodic basic parts called unit cells, which are usually significantly smaller than the wavelength of the externally applied electromagnetic radiation. The unit cells of the first experimentally investigated NIMs were constructed from circuit board material, or in other words, wires and dielectrics.
MétamatériauEn physique, en électromagnétisme, le terme métamatériau désigne un matériau composite artificiel qui présente des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel. Il s'agit en général de structures périodiques, diélectriques ou métalliques, qui se comportent comme un matériau homogène n'existant pas à l'état naturel. Il existe plusieurs types de métamatériaux en électromagnétisme, les plus connus étant ceux susceptibles de présenter à la fois une permittivité et une perméabilité négatives.
Réfraction négativethumb|300px|Schéma de la réflexion-transmission d'une onde plane lors d'un saut d'indice : réfraction normale à droite, réfraction négative à gauche. thumb|Vidéo représentant la réfraction négative d'une onde sur un dioptre plan. La réfraction négative est un phénomène de réfraction qui ne suit pas les lois de Descartes applicables dans le modèle de l'optique géométrique. Dans ce cas, l'onde réfractée se propage du même côté de la normale à la surface que l'onde incidente.
History of metamaterialsThe history of metamaterials begins with artificial dielectrics in microwave engineering as it developed just after World War II. Yet, there are seminal explorations of artificial materials for manipulating electromagnetic waves at the end of the 19th century. Hence, the history of metamaterials is essentially a history of developing certain types of manufactured materials, which interact at radio frequency, microwave, and later optical frequencies.
Planar transmission linePlanar transmission lines are transmission lines with conductors, or in some cases dielectric (insulating) strips, that are flat, ribbon-shaped lines. They are used to interconnect components on printed circuits and integrated circuits working at microwave frequencies because the planar type fits in well with the manufacturing methods for these components. Transmission lines are more than simply interconnections.
Tunable metamaterialA tunable metamaterial is a metamaterial with a variable response to an incident electromagnetic wave. This includes remotely controlling how an incident electromagnetic wave (EM wave) interacts with a metamaterial. This translates into the capability to determine whether the EM wave is transmitted, reflected, or absorbed. In general, the lattice structure of the tunable metamaterial is adjustable in real time, making it possible to reconfigure a metamaterial device during operation.
Terahertz metamaterialA terahertz metamaterial is a class of composite metamaterials designed to interact at terahertz (THz) frequencies. The terahertz frequency range used in materials research is usually defined as 0.1 to 10 THz. This bandwidth is also known as the terahertz gap because it is noticeably underutilized. This is because terahertz waves are electromagnetic waves with frequencies higher than microwaves but lower than infrared radiation and visible light.
Ligne de transmissionUne ligne de transmission est un ensemble de deux conducteurs acheminant de concert un signal électrique, d'une source (ou émetteur) vers une charge (ou récepteur). On doit considérer une paire de conducteurs comme une ligne de transmission chaque fois que sa longueur est du même ordre de grandeur, ou plus, que la longueur d'onde de la fréquence la plus élevée du signal à transmettre. La charge étant connectée à l'extrémité de la ligne, la ligne permet de retrouver, sur son entrée, à son autre extrémité, la même résistance que la charge, cela quelle que soit la longueur de la ligne.
Indice de réfractionvignette|Image des fronts d'onde émis par une source ponctuelle mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure située sous la ligne grise a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de propagation proportionnellement inférieure à celle de la zone supérieure (pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée).
Micro-ondethumb|Expérience de transmission par micro-ondes (Laboratoire de la NASA). vignette|Spectre des rayonnements électromagnétiques en fonction de leur longueur d'onde. On retrouve notamment les micro-ondes, possédant une longueur d'onde entre et . Les micro-ondes ou microondes sont des rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une longueur d'onde plus courte que celles de la bande VHF, utilisée par les radars pendant la Seconde Guerre mondiale.
Propagation des ondes radioLes ondes radioélectriques ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques qui se propagent de deux façons : dans l'espace libre (propagation rayonnée, autour de la Terre par exemple) dans des lignes (propagation guidée, dans un câble coaxial ou un guide d'ondes) Le domaine des fréquences des ondes radio s'étend de à . Pour la partie théorique, on se reportera à l'article Établissement de l'équation de propagation à partir des équations de Maxwell .
Metamaterial absorberA metamaterial absorber is a type of metamaterial intended to efficiently absorb electromagnetic radiation such as light. Furthermore, metamaterials are an advance in materials science. Hence, those metamaterials that are designed to be absorbers offer benefits over conventional absorbers such as further miniaturization, wider adaptability, and increased effectiveness. Intended applications for the metamaterial absorber include emitters, photodetectors, sensors, spatial light modulators, infrared camouflage, wireless communication, and use in solar photovoltaics and thermophotovoltaics.
Metamaterial cloakingMetamaterial cloaking is the usage of metamaterials in an invisibility cloak. This is accomplished by manipulating the paths traversed by light through a novel optical material. Metamaterials direct and control the propagation and transmission of specified parts of the light spectrum and demonstrate the potential to render an object seemingly invisible. Metamaterial cloaking, based on transformation optics, describes the process of shielding something from view by controlling electromagnetic radiation.
RéfractionEn physique des ondes, la réfraction désigne la courbe d'une onde (notamment optique, acoustique ou sismologique) à l'interface entre deux milieux aux vitesses de phase différentes sur le plan chimique ou physique (densité, impédance, température...) La réfraction se traduit par une modification de l'orientation : du front d'onde : c'est la ligne que décrit une vague dans l'eau (optique physique et sismologie) ; du rayon : c'est la direction de propagation de l'onde, perpendiculaire au front d'onde (optique géométrique).
Nonlinear metamaterialA nonlinear metamaterial is an artificially constructed material that can exhibit properties not yet found in nature. Its response to electromagnetic radiation can be characterized by its permittivity and material permeability. The product of the permittivity and permeability results in the refractive index. Unlike natural materials, nonlinear metamaterials can produce a negative refractive index. These can also produce a more pronounced nonlinear response than naturally occurring materials.
Faisceau hertzienvignette|Tour hertzienne du Gemeindealpe, Autriche. vignette|Relais hertzien. Un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux mono-directionnel ou bi-directionnel et généralement permanent, entre deux sites géographiques fixes. Il exploite le support d'ondes radioélectriques, par des fréquences porteuses allant de (gamme des micro-ondes), focalisées et concentrées grâce à des antennes directives.
Métamatériaux acoustiquesLes métamatériaux acoustiques sont des matériaux artificiels développés pour contrôler et manipuler les ondes acoustiques pouvant se propager dans des gaz, des liquides ou des solides. Initialement, ce domaine d'étude provient de la recherche de matériaux à indice de réfraction négatifs. Le contrôle des différentes formes d'ondes acoustiques ainsi générées est principalement réalisé grâce au contrôle du module d'élasticité β, de la densité ρ, ou de la .
Seismic metamaterialA seismic metamaterial, is a metamaterial that is designed to counteract the adverse effects of seismic waves on artificial structures, which exist on or near the surface of the earth. Current designs of seismic metamaterials utilize configurations of boreholes, trees or proposed underground resonators to act as a large scale material. Experiments have observed both reflections and bandgap attenuation from artificially induced seismic waves.
Photonic metamaterialA photonic metamaterial (PM), also known as an optical metamaterial, is a type of electromagnetic metamaterial, that interacts with light, covering terahertz (THz), infrared (IR) or visible wavelengths. The materials employ a periodic, cellular structure. The subwavelength periodicity distinguishes photonic metamaterials from photonic band gap or photonic crystal structures. The cells are on a scale that is magnitudes larger than the atom, yet much smaller than the radiated wavelength, are on the order of nanometers.
