Estructura Metamaterial Quiral de tipo Fishnet con refracción negativa y bajas perdidas Oscar Fernández (1) , Álvaro Gómez (1) , Gregorio J. Molina-Cuberos (2) , Angel. J. García-Collado (3) , Angel Vegas (1) fernanos@unican.es, gomezal@unican.es, gregomc@um.es, ajgarcia@ucam.edu, vegasa@unican.es (1) Dpto. Ingeniería de Comunicaciones. Universidad de Cantabria. Plaza de la Ciencia s/n, E39005 Santander. (2) Dpto. Electromagnetismo y Electrónica. Universidad de Murcia. Campus de Espinardo, E30100 Espinardo, Murcia. (3) Dpto. Ciencias Politécnicas. Universidad Católica de San Antonio. Avda. Los Jerónimos s/n, E30107 Guadalupe, Murcia. Abstract—In this work the authors present a novel chiral metamaterial structure focused on providing negative refractive index and low losses in a wide frequency band. This new structure is constituted by the combination of two low losses structures, a composite chiral metamaterial and a modified fishnet structure. With the aid of a commercial electromagnetic software simulator, the structure is numerically analyzed and characterized. This new fishnet-like chiral metamaterial features two wide frequency bands wherein the refractive indices are negative and exhibits lower losses than its constituents do. Keywords—quiral; fishnet; metamaterial; bajas pérdidas; índice de refracción I. INTRODUCCION Los metamateriales quirales (Chiral Metamaterials - CMM) presentan una ruta alternativa para conseguir refracción negativa [1]. Gracias a su parámetro de quiralidad, los CMMs pueden presentar índice de refracción negativo para una de las dos ondas circularmente polarizadas, a derechas (+) o izquierdas (—), soluciones de la correspondiente ecuación de ondas (eigenwaves). Un hándicap de estas estructuras, y de los metamateriales en general, son las grandes pérdidas en transmisión que pueden llegar a presentar. Para solventar este problema, se han desarrollado mecanismos para reducir dichas perdidas, entre los que se puede destacar el uso de estructuras CMM Compuestas [2] (Composite CMM - CCMM). En un trabajo previo [3], los autores presentaron una estructura CCMM con índice de refracción negativo para una de las eigenwaves, |n+| < 0, y con alta Figura de Mérito (Figure of Merit, FoM), es decir bajas pérdidas: FoM( + )=| Re( + ) Im( + ) | (1) Con el objetivo de avanzar en la reducción de las pérdidas, en esta comunicación se presenta una evolución mejorada de la estructura CCMM [3]. Este nuevo diseño, denominado Metamaterial Quiral tipo Fishnet (FCMM), presenta simetría C4 y combina la estructura CCMM con una distribución tipo fishnet de bajas pérdidas [4]-[5]. Esta novedosa combinación, mejora la respuesta de [3] al aportar índices de refracción negativos para cada eigenwave dentro de dos bandas de frecuencia más anchas (0.8 and 0.9 GHz) y también una FoM mejorada, superior a 50 en el 60 % de cada banda. II. METAMATERIAL QUIRAL TIPO FISHNET Las Fig. 1a y b muestran el CCMM y la estructura fishnet modificada utilizada para construir la estructura FCMM propuesta, presentada en Fig. 1c. Como dieléctrico, se ha seleccionado un substrato de bajas perdidas, Rogers RO4003C, con una constante dieléctrica de εr = 3.38, tangente de perdidas tan  = 0.0027, grosor d = 1.52 mm y grosor de la metalización de 35 μm. Los parámetros geométricos de la estructura se presentan en el pie de Fig. 1. La estructura FCMM se ha caracterizado por medio del algoritmo clásico de recuperación de parámetros propuesto en [6]. Los coeficientes de transmisión y reflexión se han obtenido a través de simulaciones numéricas utilizando el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) del software comercial Keysight EMPro 3D EM ® . Para todas las simulaciones se ha considerado una dependencia temporal del tipo e jwt . Fig. 1. (a) CCMM [3], (b) estructura fishnet modificada y (c) FCMM propuesta. Dimensiones: l1 = 3.7 mm, l2 = 0.95 mm, wt = 0.7 mm, wx = wy = 5.6 mm, ax = ay = 10 mm. (a) wx (b) (c) l1 l2 wy wt ax ay