Chiral metamaterial and high-contrast grating based polarization selective devices
Kiral metamalzeme ve yüksek kontrast ızgara tabanlı polarizasyon seçici yapılar
- Tez No: 336883
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metamaterial, chirality, asymmetric transmission, spoof surface plasmon, electromagnetic tunneling, beaming, high-contrast grating, wave plate
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
Özellikle tasarlanmış bir elektromanyetik tepkisi olan suni malzemelerin kullanımı, doğal malzemeler ile elde edilmesi zor ya da imkansız olan etkileyici özelliklerin elde edilmesini sağlayabilir. Burada özellikle iki tür suni malzeme üzerinde durulmuştur: metamalzemeler ve yüksek kontrast ızgaralar. Metamalzemeler ve yüksek kontrast ızgaralar periyotları dalga boyundan küçük olacak şekilde dizayn edildikleri için kırınımlayıcı değillerdir. Kiral metamalzemelerde rastlanan manyetoelektrik bileşim etkisi kullanılarak çeşitli polarizasyon seçici dizaynlar yapılmıştır. İlk olarak, x yönünde lineer polarize dalgaları dairesel polarizasyona çeviren bir dizayn gösterilmiştir. Devamında ise, manyetoelektrik bileşim özelliği ve elektromanyetik tünelleme etkisi birleştirilerek polarizasyondan bağımsız olarak çalışabilen bir 90 derece polarizasyon çevirici dizayn edilmiştir. Bu çevirici, birim iletim ve çapraz polarizasyona çevirim verimliliği göstermektedir. Sonrasında, bu çevirici ile üzerinde dalga boyu altı bir yarık bulunan simetrik bir metalik ızgara birleştirilmiştir. Böylece, yalancı yüzey plazmonlarının tek yönlü uyarımı sağlanmış ve tersine çevrilebilir bir diyot benzeri ışıma rejimi elde edilmiştir. Ayrıca, kiral metamalzemelerin asimetrik iletim özelliği kullanılarak, polarizasyon açısına bağlı çevirim elde edilebileceği ve, ek olarak, diyot benzeri bir iletim rejiminin mümkün olduğu gösterilmiştir. Devamında, kısa bir dalga kılavuzu genel bakışı verilmiş ve periyodik dielektrik plaka dalga kılavuzları için dağılma ilişkileri hesaplanmıştır. Bu ilişkiler kullanılarak ve yüksek kontrast ızgaların sonlu yapılar olduğu göz önüne alınarak, bu yapılar için teorik hesaplamalar gösterilmiştir. Son olarak, yüksek kontrast ızgara tabanlı bir genişbant çeyrek dalga levhası dizaynı hem teorik hem de deneysel olarak çalışılmıştır. Anahtar s¨ozc¨ukler: Metamalzemeler, kiralite, asimetrik iletim, yalancı y¨uzey plazmonları, elektromanyetik t¨unelleme, ı¸sıma, y¨uksek kontrast ızgara, ¸ceyrek dalga levhası.
Özet (Çeviri)
The utilization of purposely designed artificial media with engineered electromagnetic responses enables the obtaining of intriguing features that are either impossible or difficult to realize using readily available natural materials. Here, we focus on two classes of artificial media: metamaterials and high-contrast gratings. Metamaterials and high-contrast gratings are designed within the subwavelength periodicity range and therefore, they are non-diffractive. We exploit the magnetoelectric coupling effect in chiral metamaterials to design several structures. Firstly, we design a linear to circular polarization convertor that operates for x-polarized normally incident plane waves. Then, we combine the chirality feature and the electromagnetic tunneling phenomenon to design a polarization insensitive 90 degrees polarization rotator that exhibits unity transmission and cross-polarization conversion efficiencies. Subsequently, we combine this polarization rotator with a symmetric metallic grating with a subwavelength slit for the purpose of enabling the one-way excitation of spoof surface plasmons and achieving a reversible diodelike beaming regime. Then, we exploit the asymmetric transmission property of chiral metamaterials and show that a polarization angle dependent polarization rotation and a strongly asymmetric diodelike transmission is realizable. Afterwards, a brief waveguide theory is provided and eventually, the dispersion relations for a periodic dielectric waveguide geometry are derived. Then, using these relations and considering the finiteness of the waveguide length, we show the theoretical description of high-contrast gratings. Finally, we theoretically and experimentally show that the achievement of a broadband quarter-wave plate regime is possible by using carefully designed high-contrast gratings.
Benzer Tezler
- Designs of compact optical devices based on periodic meta-structures
Periyodik meta-yapılar tabanlı optik aygıt tasarımları
AHMET EMIN AKOSMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Bakışımsız metamalzemelerin elektromanyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electromagnetic properties of chi̇ral metamateri̇als
İBRAHİM ÇÖMEZ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK KARADAĞ
DOÇ. DR. MUHARREM KARARASLAN
- Structural design and analysis of an impact resistant auxetic metamaterial
Darbe dayanım özellikli auxetic metamalzemenin yapısal tasarımı ve analizi
SERCAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Kemik için meta-iskele tasarımı ve sonlu elemanlar analizi
Design and finite element analysis of meta-scaffolds for bones
HÜMEYRA ŞEVVAL KAVAKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikKarabük ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DAVER ALİ
- Çok fonksiyonlu metayüzeyler: Polarizasyon dönüşümü ve yönlü iletim
Multifunctional metasurfaces: Polarization transformation and directional transmission
NURİYE ÇİĞDEM ÇEKİÇ ÖTENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İ.EVRİM ÇOLAK