Entwurf und Charakterisierung von Metamaterialien und quasioptischen Bauelementen für Mikrowellen- und Terahertz-Strahlung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Analyse künstlicher metallischer Strukturen, deren Abmessungen kleiner als die Wellenlänge der einfallenden Strahlung sind, so genannten Metamaterialien. Aufgrund der geringen Abmessungen der metallischen Einschlüsse können Metamaterialien mittels effektiver Parameter wie Permittivität, Permeabilität oder einem effektiven Brechungsindex beschrieben werden. Da die entsprechenden Eigenschaften lediglich von der Art der verwendeten Strukturen abhängig sind, können die elektromagnetischen Eigenschaften eines Materials mit dieser Methode quasi maßgeschneidert werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden unterschiedliche Metastrukturen entworfen und analysiert. Dabei liegt der Fokus, neben der klassischen Zielsetzung der Konstruktion eines Metamaterials mit negativem Brechungsindex, auf der Realisierung funktionaler Bauelemente für den THz-Bereich. In der Entwurfsphase werden detaillierte numerische Simulationen mit der Software CST Microwave Studio® zur Charakterisierung der entstehenden Eigenschaften verwendet. Darüber hinaus werden die berechneten Eigenschaften von ausgewählten Modellen durch Experimente bestätigt.