Electromagnetically induced transparency (EIT) arises from coupling between the bright and dark mode resonances that typically involve subwavelength structures with broken symmetry, which results in an extremely sharp transparency band. Here, we demonstrate a tunable broadband EIT effect in a symmetry preserved metamaterial structure at the terahertz frequencies. Alongside, we also envisage a photo-active EIT effect in a hybrid metal-semiconductor metamaterial, where the transparency window can be dynamically switched by shining near-infrared light beam. A robust coupled oscillator model explains the coupling mechanism in the proposed design, which shows a good agreement with the observed results on tunable broadband transparency effect. Such active, switchable, and broadband metadevices could have applications in delay bandwidth management, terahertz filtering, and slow light effects.

1.
N.
Liu
,
T.
Weiss
,
M.
Mesch
,
L.
Langguth
,
U.
Eigenthaler
,
M.
Hirscher
,
C.
Sönnichsen
, and
H.
Giessen
,
Nano Lett.
10
,
1103
(
2010
).
2.
R.
Yahiaoui
,
A. C.
Strikwerda
, and
P. U.
Jepsen
,
IEEE Sens. J.
16
,
2484
(
2016
).
3.
J. J.
Longdell
,
E.
Fraval
,
M. J.
Sellars
, and
N. B.
Manson
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
063601
(
2005
).
4.
K.
Totsuka
,
N.
Kobayashi
, and
M.
Tomita
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
213904
(
2007
).
5.
M. F.
Yanik
,
W.
Suh
,
Z.
Wang
, and
S.
Fan
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
233903
(
2004
).
6.
P.
Tassin
,
L.
Zhang
,
T.
Koschny
,
E. N.
Economou
, and
C. M.
Soukoulis
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
053901
(
2009
).
7.
S. E.
Harris
,
J. E.
Field
, and
A.
Imamoğlu
,
Phys. Rev. Lett.
64
,
1107
(
1990
).
8.
M.
Fleischhauer
,
A.
Imamoglu
, and
J. P.
Marangos
,
Rev. Mod. Phys.
77
,
633
(
2005
).
9.
10.
L.
Cong
,
S.
Tan
,
R.
Yahiaoui
,
F.
Yan
,
W.
Zhang
, and
R.
Singh
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
031107
(
2015
).
11.
H.
Němec
,
C.
Kadlec
,
F.
Kadlec
,
P.
Kužel
,
R.
Yahiaoui
,
U.-C.
Chung
,
C.
Elissalde
,
M.
Maglione
, and
P.
Mounaix
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
061117
(
2012
).
12.
D. R.
Smith
,
J. B.
Pendry
, and
M. C. K.
Wiltshire
,
Science
305
,
788
(
2004
).
13.
H.
Němec
,
P.
Kužel
,
F.
Kadlec
,
C.
Kadlec
,
R.
Yahiaoui
, and
P.
Mounaix
,
Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys.
79
,
241108
(
2009
).
14.
R.
Yahiaoui
,
H.
Němec
,
P.
Kužel
,
F.
Kadlec
,
C.
Kadlec
, and
P.
Mounaix
,
Opt. Lett.
34
,
3541
(
2009
).
15.
R.
Taubert
,
M.
Hentschel
,
J.
Kästel
, and
H.
Giessen
,
Nano Lett.
12
,
1367
(
2012
).
16.
B.
Luk'yanchuk
,
N. I.
Zheludev
,
S. A.
Maier
,
N. J.
Halas
,
P.
Nordlander
,
H.
Giessen
, and
C. T.
Chong
,
Nat. Mater.
9
,
707
(
2010
).
17.
R.
Yahiaoui
,
K.
Hanai
,
K.
Takano
,
T.
Nishida
,
F.
Miyamaru
,
M.
Nakajima
, and
M.
Hangyo
,
Opt. Lett.
40
,
3197
(
2015
).
18.
R.
Yahiaoui
,
J. P.
Guillet
,
F.
de Miollis
, and
P.
Mounaix
,
Opt. Lett.
38
,
4988
(
2013
).
19.
S.
Zhang
,
D. A.
Genov
,
Y.
Wang
,
M.
Liu
, and
X.
Zhang
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
047401
(
2008
).
20.
N.
Papasimakis
,
V. A.
Fedotov
, and
N. I.
Zheludev
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
253903
(
2008
).
21.
R.
Singh
,
C.
Rockstuhl
,
F.
Lederer
, and
W.
Zhang
,
Phys. Rev. B
79
,
085111
(
2009
).
22.
S.-Y.
Chiam
,
R.
Singh
,
C.
Rockstuhl
,
F.
Lederer
,
W.
Zhang
, and
A. A.
Bettiol
,
Phys. Rev. B
80
,
153103
(
2009
).
23.
M.
Manjappa
,
S.-Y.
Chiam
,
L.
Cong
,
A. A.
Bettiol
,
W.
Zhang
, and
R.
Singh
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
181101
(
2015
).
24.
M.
Manjappa
,
S. P.
Turaga
,
Y. K.
Srivastava
,
A. A.
Bettiol
, and
R.
Singh
,
Opt. Lett.
42
(
11
),
2106
2109
(
2017
).
25.
X.
Su
,
C.
Ouyang
,
N.
Xu
,
S.
Tan
,
J.
Gu
,
Z.
Tian
,
J.
Han
,
F.
Yan
, and
W.
Zhang
,
IEEE Photonics J.
7
,
5900108
(
2015
).
26.
C.
Wu
,
A. B.
Khanikaev
, and
G.
Shvets
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
107403
(
2011
).
27.
N.
Liu
,
L.
Langguth
,
T.
Weiss
,
J.
Kästel
,
M.
Fleischhauer
,
T.
Pfau
, and
H.
Giessen
,
Nat. Mater.
8
,
758
(
2009
).
28.
F.
Hao
,
Y.
Sonnefraud
,
P. V.
Dorpe
,
S. A.
Maier
,
N. J.
Halas
, and
P.
Nordlander
,
Nano Lett.
8
,
3983
(
2008
).
29.
M.
Manjappa
,
Y. K.
Srivastava
, and
R.
Singh
,
Phys. Rev. B
94
,
161103(R)
(
2016
).
30.
X.
Jin
,
Y.
Lu
,
H.
Zheng
,
Y. P.
Lee
,
J. Y.
Rhee
, and
W. H.
Jang
,
Opt. Express
18
,
13396
(
2010
).
31.
M.
Miyata
,
J.
Hirohata
,
Y.
Nagasaki
, and
J.
Takahara
,
Opt. Express
22
,
11399
(
2014
).
32.
F.-Y.
Meng
,
Q.
Wu
,
D.
Erni
,
K.
Wu
, and
J.-C.
Lee
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
60
,
3013
(
2012
).
33.
R.
Yahiaoui
,
K.
Takano
,
F.
Miyamaru
,
M.
Hangyo
, and
P.
Mounaix
,
J. Opt.
16
,
094014
(
2014
).
34.
M.
Wan
,
Y.
Song
,
L.
Zhang
, and
F.
Zhou
,
Opt. Express
23
,
27361
(
2015
).
35.
H.
Tao
,
A. C.
Strikwerda
,
K.
Fan
,
W. J.
Padilla
,
X.
Zhang
, and
R. D.
Averitt
,
Phys. Rev. Lett.
103
(
14
),
147401
(
2009
).
36.
P.
Pitchappa
,
M.
Manjappa
,
C. P.
Ho
,
R.
Singh
,
N.
Singh
, and
C.
Lee
,
Adv. Opt. Mater.
4
(
4
),
541
547
(
2016
).
37.
W. J.
Padilla
,
A. J.
Taylor
,
C.
Highstrete
,
M.
Lee
, and
R. D.
Averitt
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
107401
(
2006
).
38.
H.-T.
Chen
,
J. F.
O'Hara
,
A. K.
Azad
,
A. J.
Taylor
,
R. D.
Averitt
,
D. B.
Shrekenhamer
, and
W. J.
Padilla
,
Nat. Photonics
2
,
295
(
2008
).
39.
J.
Gu
,
R.
Singh
,
X.
Liu
,
X.
Zhang
,
Y.
Ma
,
S.
Zhang
,
S. A.
Maier
,
Z.
Tian
,
A. K.
Azad
,
H.-T.
Chen
,
A. J.
Taylor
,
J.
Han
, and
W.
Zhang
,
Nat. Commun.
3
,
1151
(
2012
).
40.
S.
Zhang
,
J.
Zhou
,
Y.-S.
Park
,
J.
Rho
,
R.
Singh
,
S.
Nam
,
A. K.
Azad
,
H.-T.
Chen
,
X.
Yin
,
A. J.
Taylor
, and
X.
Zhang
,
Nat. Commun.
3
,
942
(
2012
).
41.
M.
Manjappa
,
Y. K.
Srivastava
,
L.
Cong
,
I.
Al-Naib
, and
R.
Singh
,
Adv. Mater.
29
,
1603355
(
2017
).
42.
R.
Yahiaoui
,
H.
Němec
,
P.
Kužel
,
F.
Kadlec
,
C.
Kadlec
, and
P.
Mounaix
,
Appl. Phys. A
103
,
689
(
2011
).
43.
M.
Manjappa
,
Y. K.
Srivastava
,
A.
Solanki
,
A.
Kumar
,
T. C.
Sum
, and
R.
Singh
, “
Hybrid lead halide perovskites for ultrasensitive photoactive switching in terahertz metamaterial devices
,”
Adv. Mater.
(published online
2017
).
44.
L.
Cong
,
Y. K.
Srivastava
,
A.
Solanki
,
T. C.
Sum
, and
R.
Singh
, “
Perovskite as a platform for active flexible metaphotonic devices
,”
ACS Photonics
(published online
2017
).
45.
R.
Yahiaoui
,
S.
Tan
,
L.
Cong
,
R.
Singh
,
F.
Yan
, and
W.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
118
,
083103
(
2015
).
You do not currently have access to this content.