Metasuperficies para Filtrado y Absorción en el Rango de Microondas

Abstract

En este trabajo se exploró, inicialmente, la implementación de un modelo de impedancias superficiales en arreglos periódicos bidimensionales. Con este objetivo y para simplificar razonablemente el modelo se tomó únicamente el término dipolar de la expansión, además, se supuso que los dipolos son puntuales. En primera instancia, este modelo se aplicó para obtener las condiciones sobre las polarizabilidades en las partı́culas de un arreglo periódico para obtener absorción perfecta. Posteriormente, se obtuvieron algunas propiedades interesantes de las metasuperficies autocomplementarias, que en conjunto con el modelo de impedancias superficiales fueron útiles para diseñar y modelar una metasuperficie autocomplementaria con la propiedad de conversión de polarización lineal a circular, dentro de la cual se logra obtener anchos de banda porcentuales de ≈ 53 % experimentalmente. En otra aplicación, por medio de los modelos de lı́neas de transmisión se diseñaron dos metasuperficies para el filtrado en ángulo y frecuencia alcanzado un ancho de banda angular de 8.9 ◦ centrado en incidencia normal para uno de los casos. Finalmente, se diseño y modeló un resonador tipo Fabry-Pérot metamaterial con base en medios dieléctricos artificiales con constantes dieléctricas elevadas, a través de los cuales se llegó a obtener para uno de los casos que la longitud de onda en el espacio libre es aproximadamente 74 veces más grande que el espesor del dispositivo.

Abstract. In this work, we initially explored the implementation of a surface impedance model in bidimensional periodic arrangements. With this objective and to simplify the model, only the dipole term was retained, in addition, it was assumed that the dipoles are punctual. In a first step, this model was applied to obtain the conditions on the polarizabilities of the particles in a periodic arrangement in order to reach perfect absorption. Later, some interesting properties of self-complementary metasurfaces were achieved, which together with the surface impedance model were useful for designing and modelling a self-complementary metasurface with the linear-to-circular polarization conversion property, within which it is possible to reach bandwidths percentages of ≈ 53 % experimentally. In another application, via the transmission line models, two metasurfaces were designed for angle and frequency filtering, achieving an angular bandwidth of 8.9 ◦ centered on normal incidence. Finally, a Fabry-Pérot metamaterial resonator was designed and modelled based on artificial dielectric media with high dielectric constant, through which it was attained for a specific sample that the wavelength in the free space is approximately 74 times greater than the thickness of the device.