Electrochemical modulation and restructuring of planar metallic metamaterials [Elektronische Ressource] / von Matthias Ruther

ELECTROCHEMICAL MODULATION ANDRESTRUCTURINGOFPLANAR METALLIC METAMATERIALSZur Erlangung des akademischen Grades einesDOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTENder Fakulta¨t fur¨ Physik desKarlsruher Instituts fur¨ Technologie (KIT)genehmigteDISSERTATIONvonDiplom-Physiker Matthias Rutheraus Ostfildern-RuitTag der mundl¨ ichen Pruf¨ ung: 15. April 2011Referent: Prof. Dr. Martin WegenerKorreferent: Prof. Dr. Kurt BuschContents1 Introduction 12 Principles of Optics 52.1 Basics of Linear Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.1 Maxwell’s Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.2 Wave Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.3 Fourier Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1.4 Transmittance, Reflectance and Absorption . . . . . . . . . . . . . 82.2 Linear Optics in Solid Continua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.1 Optical Properties of Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.2 Linear Optical Properties of Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.3 Damping in Bulk vs. Thin Metallic Films and Wires . . . . . . . . 152.3 Wave Excitation in Nano-Scale Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3.1 Surface Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3.2 Particle Plasmons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 The Metamaterial Concept 253.