Design, fabrication and characterization of novel metamaterials in microwave and terahertz regions: Multi-band, frequency-tunable and miniaturized structures
Mikrodalga ve terahertz bölgelerinde özgün metamalzemelerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu: Çok-bantlı, frekansı-ayarlanabilir ve küçültülmüş yapılar
- Tez No: 286165
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖNÜL TURHAN SAYAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 157
Özet
Bu tez, mikrodalga ve terahertz bölgesinde çalışan özgün metamalzemelerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu konularına yoğunlaşmış ve aşağıda sıralanan sonuçlar elde edilmiştir:Bu çalışmanın ilk kısmında, çift taraflı ayrık halkalı rezonatör (ÇAHR) adı verilen düzlemsel bir µ-negatif metamalzeme yapısı önerilmiştir. Bu ÇAHR yapısı, alışılmış ayrık halkalı rezonatör (AHR) yapısı ve düzleme dik bağlaşmış AHR (DB-AHR) yapılarının özelliklerini birleştirerek verilen bir fiziksel hücre boyutu için mikrodalga frekanslarında elektriksel olarak çok daha küçük yapıların tasarımını mümkün kılmaktadır. ÇAHR yapısına ek olarak, çift taraflı çoklu-halkalı AHR (ÇÇAHR), çift taraflı spiral resonatör (ÇSR) ve çift taraflı U-spiral resonatör (ÇUSR) yapılarının manyetik uyarım altında tek taraflı uyarlamalarına göre elektriksel olarak daha küçük oldukları gösterilmiştir.Tezin ikinci kısmında, mikro-ayrıklı AHR (MAAHR) yapısı olarak adlandırılan çok bantlı frekansı ayarlanabilir özgün bir metamalzeme yapısı önerilmiştir. Ayrıca, tek döngülü rezonatör (TDR) olarak adlandırılan ve mikrodalga frekans bölgesinde iki ayrı manyetik rezonans frekansına ek olarak bir tane de elektriksel rezonans sergileyen özgün bir manyetik metamalzeme yapısı sunulmuştur.Tezin üçüncü kısmında, DB-AHR ve ayrık-ayrığa AHR olarak adlandırılan iki ayrı frekansı ayarlanabilir metamalzeme topolojisinin terahertz frekanslarında ve elektriksel uyarım altında tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Literatürde ilk kez önerilen bu tasarımlarda, yakın alan bağlaşmasındaki değişimlere dayalı frekans ayarlaması paralel AHR düzlemleri arasındaki düşey ve yatay kaydırmalarla elde edilmiştir. Bu ayarlanabilir metamalzeme yapıları için elde edilen frekans kaydırmaları literatürde şimdiye kadar sunulan en yüksek değerlerdir.Tezin son kısmında ise, özgün çift taraflı metamalzeme bazlı algılayıcı topolojileri önerilmiş ve bunlara ait fizibilite çalışmaları sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
This dissertation is focused on the design, fabrication, and characterization of novel metamaterials in microwave and terahertz regions with the following outcomes:A planar µ-negative metamaterial structure, called double-sided SRR (DSRR), is proposed in the first part of this study. DSRR combines the features of a conventional split ring resonator (SRR) and a broadside-coupled SRR (BC-SRR) to obtain much better miniaturization at microwave frequencies for a given physical cell size. In addition to DSRR, double-sided multiple SRR (DMSRR), double-sided spiral resonator (DSR), and double-sided U-spiral resonator (DUSR) have been shown to provide smaller electrical sizes than their single-sided versions under magnetic excitation.In the second part of this dissertation, a novel multi-band tunable metamaterial topology, called micro-split SRR (MSSRR), is proposed. In addition to that, a novel magnetic resonator structure named single loop resonator (SLR) is suggested to provide two separate magnetic resonance frequencies in addition to an electric resonance in microwave region.In the third part, two different frequency tunable metamaterial topologies called BC-SRR and gap-to-gap SRR are designed, fabricated and characterized at terahertz frequencies with electrical excitation for the first time. In those designs, frequency tuning based on variations in near field coupling is obtained by in-plane horizontal or vertical displacements of the two SRR layers. The values of frequency shifts obtained for these tunable metamaterial structures are reported to be the highest values obtained in literature so far.
Benzer Tezler
- Novel multi-band metamaterials in microwave region with applications in antennas
Mikrodalga bölgesinde çalışan özgün çok-bantlı metamalzemeler ve anten uygulamaları
ÖZNUR KÜÇÜKSARI
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- Elektromanyetik rezonatör tabanlı hububat nem sensörü tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Electromagnetic resonator based cereal humidity sensor design, fabrication and characterization
ALPARSLAN ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EVREN EKMEKÇİ
- Fabrication of metamaterial filters for terahertz wave applications by e-beam patterning
Terahertz dalgası uygulamaları için e-demeti şekillendirmesiyle metamalzeme filtre fabrikasyonu
YASEMİN DEMİRHAN
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
YRD. DOÇ. DR. GÜRCAN ARAL
- Yüzeyde güçlendirilmiş spektroskopi uygulamaları için plazmonik nanoanten tabanlı fotonik metamalzemelerin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterization of plasmonic nanoantenna based photonic metamaterials for surface enhanced spectroscopy applications
ERDEM ASLAN
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GALİP SARAÇOĞLU
- Novel wireless RF-biomems implant sensors of metamaterials
Metamalzeme özgün kablosuz RF-biyomems implant sensörler
ROHAT MELİK
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR