Görünür ve yakın kızılötesi bölgede çalışan metalenslerin sayısal tasarımı ve performans analizi
Numerical design and performance analysis of metalens working in visible and near-infrared regions
- Tez No: 987927
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA TÜRKMEN, DOÇ. DR. EKİN ASLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, Pancharatnam–Berry (PB) faz prensibine dayalı olarak görünür ve yakın kızılötesi bölgelerde çalışan beş farklı metalens tasarımı sunulmuş ve zaman domeninde sonlu farklar (FDTD) yöntemiyle ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Tasarımlar; WS₂, AZO, ITO ve TiN gibi farklı malzemeler kullanılarak geliştirilmiş; malzeme özelliklerinin odaklama verimi, sayısal açıklık ve bant genişliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, tüm metalenslerin yüksek odaklama performansı, geniş bantlı çalışma yeteneği, düşük kayıplı davranış ve mevcut nanofabrikasyon teknikleriyle uyumlu üretilebilirlik özellikleri sergilediğini göstermektedir. Özellikle WS₂ nanoblok tabanlı tasarım, tek katmanlı PB yöntemiyle geniş bantta akromatik ve kırınım limitine yakın odaklama sağlayarak literatürdeki çalışmalardan ayrılmaktadır. AZO ve TiN tabanlı yapılar yakın kızılötesi bölgede yüksek verimlilik ve düşük kayıp özellikleri sunarken, ITO tabanlı metalens görünür bölgede yüksek kararlılık ve doğru odaklama sağlamıştır. Genel olarak, bu çalışma, PB faz tabanlı metalenslerin kompakt, yüksek verimli ve çok işlevli düzlemsel optik bileşenler olarak kullanılabileceğini göstermekte; sensör teknolojileri, polarizasyon kontrolü, entegre fotonik sistemler ve nano-optik görüntüleme alanlarında gelecekteki uygulamalar için sağlam bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, five different metalens designs operating across the visible and infrared spectral regions were proposed based on the Pancharatnam–Berry (PB) phase principle and analyzed using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Each design utilized distinct material platforms- WS₂, AZO, ITO, and TiN- to explore their effects on optical performance, focusing efficiency, and bandwidth. The results demonstrate that all proposed metalenses exhibit high numerical aperture, strong focusing capability, broadband operation, and structural compatibility with current nanofabrication techniques. Among them, the WS₂ nanoblock-based design achieved broadband diffraction-limited and achromatic focusing within a single-layer PB configuration, marking a significant advancement compared to existing literature. The AZO- and TiN-based designs provided low-loss behavior in the near-infrared region, while ITO-based structures offered high focusing accuracy and stability in the visible range. Overall, this study highlights the potential of PB-phase-based metalenses for compact, efficient, and multifunctional planar optical components. The findings provide a robust foundation for future developments in sensor technologies, polarization control, integrated photonics, and high-resolution nano-optical imaging systems.
Benzer Tezler
- Metalens integrated photonics
Metalens tümleşik fotonik
RAMIN YAZDAANPANAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ASST. ASSOC. DR. SERAP AKSU RAMAZANOĞLU
- Design and synthesis of squarine-based long wavelength chemosensors for ions
Uzun dalga boyunda çalışan“squaraine”tabanlı moleküler algılayıcılarının iyonlar için tasarımı ve sentezi
UMUT OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Nano-fotokatalitik malzeme üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik performans incelemesi
The production and characterization of nano-photocatalytic materials and investigation of their photocatalytic performances
EMRE ALP
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
DOÇ. DR. AZİZ GENÇ
- Piren modifiyeli rodamin-siyanin platformuna sahip, yeni sensör bileşiğinin sentezi, karakterizasyonu ve sensör çalışmaları
Synthesis, characterization and sensor studies of the new sensor compound with the pyrene modified rodamine-cyanine platform
UTKU ERTUĞRAL
- Design and analysis of metamaterial based perfect absorbers
Metamalzeme bazlı mükemmel soğurucuların dizayn ve analizi
MAHMUT CAN SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY