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.