Metamaterial based wideband infrared absorbers
Metamalzeme tabanlı kızılötesi sönümleyiciler
- Tez No: 475064
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Bu tez kapsamında uzun-dalga kızılötesi (LWIR) ve orta-dalga kızılötesi (MWIR) bantlarda çalışan geniş bantlı metamalzeme sönümleyicilerin tasarım ve benzetimleri üzerinde çalışılmıştır. Bu kızılötesi bantların sönümleyici tasarımında kullanılması ısıl kamera ve ısıl yayımcıların da içinde bulunduğu kritik öneme sahip uygulamalar için özellikle önemlidir. Metamalzeme topolojilerinin sönümleyici yapısında kullanılmasıyla sağlanan tasarım esnekliği, emilim seviyelerinin ve bant genişliğinin arttırılmasını mümkün hale getirerek sönümleyicilerin kullanıldığı uygulamalarda cihaz çalışma verimliğinin iyileştirilmesini desteklemektedir. Farklı tasarım yaklaşımlarının kullanıldığı bu tez çalışmasında, basit ve düşük maliyetli bir yöntem olan optik litografiyle üretilebilir olmasına karşın çok başarılı performanslar sergileyen ince metamalzeme sönümleyiciler tasarlanmıştır. Sönümleyici tasarımlarından biri, aynı yapıdaki iki paralel metamalzeme yüzeyinin içine gömüldüğü bir dielektrik katman ve altındaki metal taban katmandan oluşmaktadır. Bu sönümleyici neredeyse bütün LWIR bölgesinde yüzde 90'ın üzerinde emilim sağlamıştır. Temel metal-dielektrik-metal yapısına sahip diğer bir sönümleyicide ise ayırgan ve kayıplı bir dielektrik olan silisyum nitrür kullanılmış, bu malzemenin yontulmasıyla LWIR bandının neredeyse tümünde en az yüzde 90 emilim elde edilmiştir. Üçüncü gruptaki sönümleyiciler ise bir metal taban katmanı üzerindeki düşük kayıplı dielektrik katman ve bunun da üzerinde emilimi yükseltmek için özellikle ince ve kayıplı seçilmiş bir metayüzey katmandan oluşmaktadır. Bu yaklaşımla, LWIR veya MWIR bantlarında çok başarılı sonuçlar veren sönümleyiciler tasarlanmış, özellikle MWIR bandı ve çevresinde çalışan sönümleyici bir oktav genişliğindeki bir bantta mükemmele yakın emilim (en az yüzde 98.5) sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, design and simulation of wideband metamaterial absorbers are investigated in the long wave infrared (LWIR) and the mid-wave infrared (MWIR) bands of the electromagnetic spectrum. Use of LWIR and MWIR bands in absorber design is especially important for critical applications including the design of thermal cameras and thermal emitters. Integration of metamaterial topologies into the absorber structures provides flexibilities in design to enhance the operation efficiency of these devices by increasing both absorption levels and operation bandwidths. In this study, we have used different design approaches resulting in various thin metamaterial absorbers that can be fabricated by simple and low-cost optical lithography and yet display outstanding performances. One of the designs consists of two identical and parallel meta-surfaces embedded in a dielectric layer and a ground metal layer. This absorber achieves above 90 percent absorption almost over the whole LWIR region. Another absorber having the basic metal-dielectric-metal topology is based on broadening the absorption window by sculpturing a dispersive and lossy dielectric, silicon nitride. This absorber has covered almost complete LWIR region with at least 90 percent absorption level. Absorbers in the third group consist of a ground metal, a low-loss dielectric layer and a meta-surface, which is deliberately chosen to be a thin lossy metal layer to enhance absorption. These absorber structures are demonstrated to be very successful in the LWIR and MWIR bands. Especially in and around the MWIR band, nearly perfect absorption (at least 98.5 percent) is achieved over an almost octave bandwidth.
Benzer Tezler
- Highly-doped silicon based photonic devices for mid-infrared light absorption
Yüksek derecede doplanmış silikon tabanlı fotonik yapılar ile orta-kızılötesi ışığın emilimi
KAZİM GÖRGÜLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Single-walled carbon nanotube based metamaterial absorber for solar cell application
Güneş pili uygulamaları için tek duvarlı karbon nanotüpler tabanlı meta malzeme soğurucusu
MADİNA OBAİDULLAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiSürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMALİ SABAH
DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
- Metamaterials as broadband absorbers, tunable color filters, andmulti-functional metasurfaces
Genişbant emiciler, ayarlanabilir renk filtreleri, ve çok işlevlimetayüzeyler olarak metamalzemeler
MAJİD AALİZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Geniş bant haberleşme uygulamaları için fotonik entegre devrelerde kullanılabilecek nano ışık kaynaklarının manyetik purcell etkisi ile tasarımı
Design of nano light sources with magnetic purcell effect that can be used in photonic integrated circuits for wideband communication applications
ŞUANUR KABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP HAMEŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ASLAN
- Bant çentik karakteristiği gösteren metamalzeme tabanlı ultra geniş bant mikroşerit anten tasarımı
Metamaterial based ultra wideband microstrip antenna design showing band notched characteristics
GÜRTAY SEZAY GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırklareli ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENA ESEN BAYER KESKİN