We investigate the storage and retrieval of electromagnetic waves using a nonlinear metamaterial, analogous to the electromagnetically induced transparency (EIT) observed in atomic systems. We experimentally demonstrate the storage of the electromagnetic wave by reducing an auxiliary “control” wave; the stored wave is then released by recovering the control wave. We also confirm that the metamaterial can store and reproduce the phase distribution of the original input wave. These effects confirm a remarkable analogy between the metamaterial and an atomic EIT medium.

1.
S.
Harris
,
Phys. Today
50
(
7
),
36
(
1997
).
2.
M.
Fleischhauer
,
A.
Imamoglu
, and
J. P.
Marangos
,
Rev. Mod. Phys.
77
,
633
(
2005
).
3.
M.
Fleischhauer
and
M.
Lukin
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
5094
(
2000
).
4.
D.
Phillips
,
A.
Fleischhauer
,
A.
Mair
,
R.
Walsworth
, and
M.
Lukin
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
783
(
2001
).
5.
C.
Liu
,
Z.
Dutton
,
C. H.
Behroozi
, and
L. V.
Hau
,
Nature
409
,
490
(
2001
).
6.
A.
Turukhin
,
V.
Sudarshanam
,
M.
Shahriar
,
J.
Musser
,
B.
Ham
, and
P.
Hemmer
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
023602
(
2001
).
7.
S.
Chu
,
B.
Little
,
W.
Pan
,
T.
Kaneko
, and
Y.
Kokubun
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
11
,
1426
(
1999
).
8.
Q.
Xu
,
S.
Sandhu
,
M.
Povinelli
,
J.
Shakya
,
S.
Fan
, and
M.
Lipson
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
123901
(
2006
).
9.
K.
Totsuka
,
N.
Kobayashi
, and
M.
Tomita
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
213904
(
2007
).
10.
Q.
Lin
,
J.
Rosenberg
,
D.
Chang
,
R.
Camacho
,
M.
Eichenfield
,
K. J.
Vahala
, and
O.
Painter
,
Nat. Photonics
4
,
236
(
2010
).
11.
S.
Weis
,
R.
Rivière
,
S.
Deléglise
,
E.
Gavartin
,
O.
Arcizet
,
A.
Schliesser
, and
T. J.
Kippenberg
,
Science
330
,
1520
(
2010
).
12.
A. H.
Safavi-Naeini
,
T. P. M.
Alegre
,
J.
Chan
,
M.
Eichenfield
,
M.
Winger
,
Q.
Lin
,
J. T.
Hill
,
D. E.
Chang
, and
O.
Painter
,
Nature
472
,
69
(
2011
).
13.
I.
Yoo
,
C. K.
Han
,
D.-S.
Shin
,
K. J. B.
Lee
,
J. W.
Wu
,
H. S.
Moon
,
O. B.
Wright
, and
S. H.
Lee
,
Sci. Rep.
4
,
4634
(
2014
).
14.
C. L.
Garrido Alzar
,
M. A. G.
Martinez
, and
P.
Nussenzveig
,
Am. J. Phys.
70
,
37
(
2002
).
15.
V. A.
Fedotov
,
M.
Rose
,
S. L.
Prosvirnin
,
N.
Papasimakis
, and
N. I.
Zheludev
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
147401
(
2007
).
16.
N.
Papasimakis
,
V. A.
Fedotov
,
N. I.
Zheludev
, and
S. L.
Prosvirnin
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
253903
(
2008
).
17.
S.
Zhang
,
D. A.
Genov
,
Y.
Wang
,
M.
Liu
, and
X.
Zhang
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
047401
(
2008
).
18.
N.
Liu
,
L.
Langguth
,
T.
Weiss
,
J.
Kästel
,
M.
Fleischhauer
,
T.
Pfau
, and
H.
Giessen
,
Nat. Mater.
8
,
758
(
2009
).
19.
R.
Hokari
,
Y.
Kanamori
, and
K.
Hane
,
J. Opt. Soc. Am. B
31
,
1000
(
2014
).
20.
Y.
Yang
,
I. I.
Kravchenko
,
D. P.
Briggs
, and
J.
Valentine
,
Nat. Commun.
5
,
5753
(
2014
).
21.
B.
Lahiri
,
A. Z.
Khokhar
,
R. M.
De La Rue
,
S. G.
McMeekin
, and
N. P.
Johnson
,
Opt. Express
17
,
1107
(
2009
).
22.
N.
Liu
,
T.
Weiss
,
M.
Mesch
,
L.
Langguth
,
U.
Eigenthaler
,
M.
Hirscher
,
C.
Sönnichsen
, and
H.
Giessen
,
Nano Lett.
10
,
1103
(
2010
).
23.
S. H.
Mousavi
,
A. B.
Khanikaev
,
J.
Allen
,
M.
Allen
, and
G.
Shvets
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
117402
(
2014
).
24.
D.
Floess
,
M.
Hentschel
,
T.
Weiss
,
H.-U.
Habermeier
,
J.
Jiao
,
S. G.
Tikhodeev
, and
H.
Giessen
,
Phys. Rev. X
7
,
021048
(
2017
).
25.
Y.
Yang
,
W.
Wang
,
A.
Boulesbaa
,
I. I.
Kravchenko
,
D. P.
Briggs
,
A.
Puretzky
,
D.
Geohegan
, and
J.
Valentine
,
Nano Lett.
15
,
7388
(
2015
).
26.
D.
Meng
,
S.
Wang
,
X.
Sun
,
R.
Gong
, and
C.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
261902
(
2014
).
27.
C.
Kurter
,
P.
Tassin
,
L.
Zhang
,
T.
Koschny
,
A.
Zhuravel
,
A.
Ustinov
,
S.
Anlage
, and
C.
Soukoulis
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
043901
(
2011
).
28.
O.
Limaj
,
F.
Giorgianni
,
A.
Di Gaspare
,
V.
Giliberti
,
G.
de Marzi
,
P.
Roy
,
M.
Ortolani
,
X.
Xi
,
D.
Cunnane
, and
S.
Lupi
,
ACS Photonics
1
,
570
(
2014
).
29.
Y.
Tamayama
,
K.
Hamada
, and
K.
Yasui
,
Phys. Rev. B
92
,
125124
(
2015
).
30.
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
).
31.
F.
Miyamaru
,
H.
Morita
,
Y.
Nishiyama
,
T.
Nishida
,
T.
Nakanishi
,
M.
Kitano
, and
M. W.
Takeda
,
Sci. Rep.
4
,
4346
(
2014
).
32.
P.
Pitchappa
,
M.
Manjappa
,
C. P.
Ho
,
R.
Singh
,
N.
Singh
, and
C.
Lee
,
Adv. Opt. Mater.
4
,
541
(
2016
).
33.
T.
Nakanishi
,
T.
Otani
,
Y.
Tamayama
, and
M.
Kitano
,
Phys. Rev. B
87
,
161110
(
2013
).
34.
T.
Nakanishi
and
M.
Kitano
,
Phys. Rev. Appl.
4
,
024013
(
2015
).
36.
A.
Miroshnichenko
,
S.
Flach
, and
Y.
Kivshar
,
Rev. Mod. Phys.
82
,
2257
(
2010
).
37.
Y. S.
Joe
,
A. M.
Satanin
, and
C. S.
Kim
,
Phys. Scr.
74
,
259
(
2006
).
38.
S.
Satpathy
,
A.
Roy
, and
A.
Mohapatra
,
Eur. J. Phys.
33
,
863
(
2012
).
39.
T.
Nakanishi
,
Y.
Tamayama
, and
M.
Kitano
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
044103
(
2012
).
You do not currently have access to this content.