Isotropy analysis of metamaterials

Metamaterials – artificial periodic structures with subwavelength feature sizes – can be characterized with macroscopic electromagnetic properties, like refractive index and wave impedance, just like homogeneous materials. However, in contrast to homogeneous materials, their properties depend strongly on the angle of incidence. 3D metamaterial structures can exhibit homogeneous behaviour, but their fabrication is challenging compared to layered (2D) metamaterials. Here we demonstrate with an example, that layered (2D) metamaterials can also exhibit homogeneous behaviour despite of their anisotropic geometry.

Metamateriały – sztuczne struktury periodyczne o wymiarze charakterystycznym porównywalnym z długością fali – można scharakteryzować za pomocą tych samych właściwości jak dla materiałów homogenicznych np. współczynnikiem załamania czy impedancją falową. Jednakże, w przeciwieństwie do materiałów homogenicznych, ic parametry silnie zależą od kąta padania fali. Trójwymiarowe struktury metamateriałów mogą wykazywać jednorodne zachowanie, ale ich wykonanie jest trudne w porównaniu do metamateriałów warstwowych (2D). W artykule pokazujemy na przykładzie, że metamateriały warstwowe (2D) mogą również wykazywać jednorodne zachowanie pomimo ich anizotropowej geometrii.