Geri Dön

Design and characterization of metamaterials for Terahertz region

Terahertz bölgesi için metamalzeme dizaynı ve karakterizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 442304
  2. Yazar: MEHMET ALİ NEBİOĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN ALTAN, DOÇ. DR. CUMALİ SABAH
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 86

Özet

Metamalzemeler elektromanyetik özellikleri dalga boyu alt ilavelerle kontrol edilebilen insan eliyle üretilmiş malzemelerdir. Bu özelliğignden dolay metamalzemeler terahertz bölgesinde önem kazanmıştr. Terahertz bölgesi haberleşme, astronomi, spectroscopy, görüntüleme, biyoloji ve alglama gibi alanlarda önemli uygulamalara sahip olmasna rağmen bu bölge ile etkileşime giren malzemelerin az olması terahertz dalgaların kontrol etmek için yaplmış cihazların gelişimini yavaşlatmıştır. Metamalzemelerin süperlens, terahertz modülator ve anten gibi uygulamalar bu boşluğu doldurmak için büyük bir potansiyele sahiptir. Metamalzemeler negatif dielektrik özelliklerinden dolayı eşsiz malzemelerdir. ݝki boyutlu metamalzemeler metayüzey olarak adlandrlmaktadr. Bu yaplar metamalzemelerin aksine tek tara negatif dielektrik özellik gösterir. Bu tez çalışmasnda terahertz bölgesi için altın, bakır, indium tin oksit ve yttrium barium copper oksit gibi iletken yüzeylere sahip metayüzeyler tasarlandı,simüle edildi ve karakterizasyonu yapıldı. Yüksek iletkenliğe sahip metal ve üstüniletken yüzeyler üzerinde çalışıldı. Elde edilen alttaş bilgisi yapı Computer Simulation Technology Microwave Studio isimli bilgisayar programında simüle etmek için kullanldı. Her yapı terahertz bölgesinde rezonans vermesi için tasarland ve bu durum simulasyonlarla doğruland. Üstüniletken metayüzey karakterizasyonlar terahertz zamana dayal spektroskopi sistemine entegre edilmiş kapalı devre helyum soğutmal kriyostat yardımyla yapıldı. Deneyler 20, 40, 60, 70, 80, 84, 86, 90, ve 298K sıcaklıklarında gerçekleştirildi. Farklı sıcaklıklarda rezonansta kayma ve genlikte değişimler gözlemlendi. Simülasyon sonuçlarnın deney sonuçlar ile uyumlu olduğu gözlemlendi. Terahertz zamana dayal spektroscopy tekniğinin hem genlik hemde faz ölçme yeteneği metamalzemelerin şeklini bilmeden özelliklerini tespit etmeyi sağlamaktadir.

Özet (Çeviri)

Metamaterials are manmade structures whose electromagnetic properties can be controlled with subwavelength inclusions. Due to this property metamaterials has gained importance in the terahertz region. Although terahertz radiation has many important applications in communication, astronomy, spectroscopy, imaging, biology and sensing, lack of materials which gives a response in this range decelerated development of devices to control and manipulate the terahertz waves. Metamaterials show a large potential to ll this gap since they have many applications such as superlenses, terahertz modulators, and antenna structures. Metamaterials are unique in that they exhibit a negative magnetic permeability and dielectric permittivity. Two dimensional metamaterials are called metasurfaces. These are two dimensional articial structures which show single negative metamaterial properties as opposed to three dimensional structures which show double negative properties. In this thesis, metasurface structures based on various conducting materials such as copper, gold, indium tin oxide as well as yttrium barium copper oxide were designed, simulated and characterized especially for the terahertz region of the electromagnetic spectrum. Emphasis was placed on highly conducting materials, such as metals and superconductors. Extracted data of substrates were used to simulate metasurface structures using commercially obtained Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio program. Each metasurface structure was designed such that the frequency of the resonance lies in the terahertz region and this was verified by simulating the behavior of the structure in the terahertz region. Superconducting metasurface characterization was done with a closed cycle helium cryostat that was installed inside the terahertz time domain spectroscopy system. Experiments were done at 20, 40, 60, 70, 80, 84, 86, 90 and 298K. At different temperatures a shift in the resonance frequency and change in the resonance amplitude was observed. It was found that the simulation results were in good agreement with terahertz time domain spectroscopy results. The ability to measure both amplitude and phase allows this technique, terahertz time spectroscopy, to be used to extract metamaterial properties without prior knowledge of the structure shape.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    286165

    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

    EVREN EKMEKÇİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. GÖNÜL TURHAN SAYAN

  2. Tez No

    678223

    Terahertz dalgaları için VO2 ince film metayüzeylerin üretimi ve karakterizasyonu

    Deposition and characterization of thin film VO2 metasurfaces for Terahertz waves

    ŞEHRİBAN ZEYBEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRET YILDIZ

    PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER

  3. Tez No

    475019

    Characterization of conductive properties of thin films in terahertz region

    İnce filmlerin iletkenlik özelliklerinin terahertz bölgesinde karakterizasyonu

    MERVE AKKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN ALTAN

    DOÇ. DR. CUMALİ SABAH

  4. Tez No

    482469

    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

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER

    YRD. DOÇ. DR. GÜRCAN ARAL

  5. Tez No

    325540

    Split ring resonator and metamaterials at microwave regime, numerical analysis design, characterization

    Mikrodalga frekanslarinda kesik halka resonatör ve metamalzemeler, sayısal analiz, tasarım, karakterizasyon

    SEYEDEHAYDA SADEGHZADEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. ARDA DENİZ YALÇINKAYA

Geri Dön