عنوان

معرفی ساختار پایه برای نامرئی سازی در باند مادون قرمز) ناحیه طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر (مبتنی بر نانو ذرات

شماره

‭۱۳۹۴۸پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

معرفی ساختار پایه برای نامرئی سازی در باند مادون قرمز) ناحیه طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر (مبتنی بر نانو ذرات

نام نخستين پديدآور

/صبا خسروی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۴‬

نام توليد کننده

، مریم حسین نژاد

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

برق، الکترونیک

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۴/۰۷/۲۵‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

در این رساله، ابتدا توانایی محیطهای موثر ترکیبی جهت تولید پارامترهای نوری منفی در بازه طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر مورد مطالعه قرار میگیرد .محیط انعطاف پذیر پلیمری که شامل توزیع تصادفی نانو ذرات کروی است، برای دسترسی به هدف مورد نظر پیشنهاد شده است .جهت دستیابی به ضریب گذردهی منفی در بازه طول موجی مطلوب، محیط پلیمری تترافلوئوراتیلن) به عنوان پلیمر با ضریب شکست کوچک (متشکل از نانو ذرات پلاسمونیکی) نیمه هادیهای دوپه شده یا نانوذرات فلزی (معرفی شده است .همچنین ساختارهای پلیمری شامل نانوذرات کروی پوسته دار با هسته پلیمری و پوسته دی الکتریک با ضریب شکست بزرگ) نسبت به محیط پلیمری میزبان (جهت تولید ضریب نفوذپذیری منفی در بازه مورد نظر ارائه شده اند .برای دستیابی به ثابت های نوری منفی در باند وسیع از ناحیه طول موجی مورد مطالعه از جمع آثار نانوذرات اشاره شده در محیط پلیمری، استفاده شده است .پس از معرفی مزایا و محدودیتهای ساختار پیشنهادی، محیط های پلیمری که توانایی تولید هر دو ثابت نوری) ضریب گذردهی و ضریب نفوذپذیری (منفی را به صورت همزمان در بازه طول موجی مطلوب دارند، مورد بررسی قرار گرفته اند .ابتدا محیطهای پلیمری ترکیبی از نانوذرات پلاسمونیک و نانوذرات کروی پوسته دار) هسته پلیمری و پوسته دی الکتریک با ضریب شکست بزرگ (و سپس محیط های با توزیع تصادفی از نانوذرات کروی پوسته دار با هسته فلزی و پوسته دی الکتریک با ضریب شکست بزرگ مورد مطالعه قرار گرفته اند و با هم مقایسه شده اند .محیط پلیمری متشکل از جمع آثار نانوذرات کروی پوسته دار) هسته فلزی و پوسته دی الکتریک با ضریب شکست بزرگ (و ذرات پلاسمونیک کروی جهت دستیابی به بیشینه بازه طول موجی با پارامترهای نوری منفی در ناحیه مورد مطالعه، به عنوان ساختار بهینه معرفی شده است .برای محاسبه پارامترهای موثر از فرمول کلاسیوس-موسوتی استفاده شده است .همچنین جهت افزایش پهنای باند طول موجی با ضریب شکست منفی در بازه طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر از ساختارهای چند لایه استفاده شده است . هر لایه در ساختار یک محیط پلیمری با توزیع تصادفی از نانوذرات کروی هسته-پوسته ساخته شده از هسته فلزی و پوسته دی الکتریک با ضریب شکست بزرگ نسبت به محیط پلیمری میزبان، میباشد .با تنظیم ابعاد نانوذرات مهمان در لایه های تشکیل دهنده ساختار، هر لایه ضریب شکست منفی را در بازه خاص از بازه طول موجی مورد مطالعه به نمایش میگذارد .برای ساختار موجبر چند لایه ضریب شکست موثر از حل معادلات موج با روش خطوط و تقریب سه نقطه ای برای مدصهای ‮‭TE‬ و‮‭TM‬، بدست میآید .بازه طول موجی با ضریب شکست منفی با افزایش تعداد لایه ها افزایش میابد همچنین نشان داده خواهد شد که، کاهش در سهم پرشدگی ذرات مهمان موجب کاهش پهنای باند طول موجی با قسمت حقیقی منفی میشود که این اثر به دلیل کاهش مشارکت ذرات مهمان در تولید ضریب شکست منفی است .سپس با استفاده از معادلات مرسوم در تئوری تبدیلات نوری، یک پوشش نامرئی سازی برای یک جسم استوانه‌صای هادی کامل که تحت تابش یک موج الکترومغناطیسی با پلاریزاسیون ‮‭TM‬ و طول موج کاری ‮‭۵‬ میکرومتر قرار گرفته است، با بهره گیری از محیط های نوری کامپوزیت، طراحی شده است .بر اساس پارامترهای ضریب گذردهی و نفوذپذیری مورد نیاز در طراحی پوشش ناحیه نامرئی سازی با ‮‭۲۵‬ لایه پلیمری استوانه ای متشکل از نانوذرات کروی، تقریب زده میشود .هر لایه پلیمری شامل توزیع تصادفی از نانو ذرات کروی با فرکانس پلاسمای مناسب میباشد که، قابلیت تولید ضریب گذردهی موثر مطلوب را در طول موج کاری ‮‭۵‬ میکرومتر داراست .نتایج شبیه سازی بیانگر آن است که، با تغییر فرکانس پلاسمای نانوذرات کروی در هر لایه، طراحی پوشش در دیگر مقادیر طول موج کاری در ناحیه طول موجی مادون قرمز امکان پذیر است .پوشش نامرئی سازی فرشگون با قابلیت عملکرد در باند طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر با استفاده از ساختارهای چند لایه‌ص‍ نانو کامپوزیت طراحی شده است .ضریب شکست پوشش نامرئی سازی به صورت یک تابع تحلیلی با استفاده از نگاشت همدیس در نظر گرفته شده است .در راستای تحقق مقادیر مطلوب ضریب شکست از نانوذرات کروی فلزی یا نانوذرات نیمه هادی دوپه شده با فرکانس پلاسمای مناسب، وارد شده در محیط پلیمری تترا فلوئور اتیلن استفاده شده است .ناحیه پوشش نامرئی سازی به پیکسل‌صهای مربعی تقسیم بندی شده است .ضریب شکست هر پیکسل برابر مقدار ضریب شکست در نقطه مرکزی پیکسل مورد نظر تقریب زده شده است .سپس با استفاده از تقریب مورد نظر هر پیکسل به صورت یک محیط کامپوزیت پلیمری متشکل از نانوذرات کروی فلزی یا نیمه هادی دوپه شده در نظر گرفته شده است .فرکانس پلاسمای ذرات مهمان طوری تنظیم شده است که، مقدار ضریب شکست محیط موثر برابر با مقدار ضریب شکست در نقطه مرکزی پیکسل مورد نظر باشد .در ادامه با کاهش ابعاد پوشش مقادیر ضریب شکست بزرگتر از یک قابل دستیابی است .تحقق مقادیر ضریب شکست مربوط به پوشش نامرئی سازی با استفاده از المانهای غیر تشدیدی امکان پذیر خواهد بود که، منجر به پوشش فرشگون با توانایی عملکرد در باند طول موجی ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ میکرومتر میشود

متن يادداشت

In this thesis, first capability of flexible composite substrates, consisting of randomly distributed nanoparticles in polymeric host medium, to illustrate negative effective permittivity and permeability in the mid infrared wavelengths (3 to 5 micrometers) is investigated. To produce negative permittivity in the desired wavelength range, we proposed a structure in which plasmonic nanoparticles (doped semiconductors or metallic nanoparticles) are inserted inside polytetrafluoroethylene as the low refractive index polymeric medium. Also, the optical properties of the structures including core/shell nanoparticles in polytetrafluoroethylene host (with polytetrafluoroethylene as core material and dielectric shells possessing higher refractive index compared to refractive index of the host medium) are investigated. It is shown that, high refractive index dielectric shells result in negative eff in these structures. As a basic idea, to obtain negative optical constants in broad wavelength range, superposition of the mentioned nanoparticles in the polymeric host is examined. The advantages and limitations of the proposed structure are carefully investigated. Moreover, based on the simulation results, we will introduce flexible media that simultaneously display negative permittivity and permeability in the wavelength range of interest. Capability of two types of composites (the first one contains mixture of plasmonic nanoparticles with polymer-dielectric core-shell nanoparticles and the second one includes metal-dielectric core-shell nanoparticles in the polymeric host) to produce both negative effective parameters in the desired wavelength range are investigated and compared together. Polymeric media with random distribution of core-shell (metal-dielectric) nanoparticles and plasmonic nanoparticles is introduced as an optimal medium to illustrate negative optical constants in mid infrared wavelengths. Clausius-Mossotti formula is used to calculate the effective parameters. Also, in order to achieve negative refractive index in 3 to 5 wavelength range, multilayer structures have been used. Each layer in this structure is a polymeric composite medium with spherical metallic nanoparticles core and high RI dielectric shell to achieve negative optical parameters. Composite structure is designed to obtain NRI in the 3-5 m wavelength range. For multilayer waveguide, effective RI has been calculated by solving the wave equation with method of lines by 3-point approximation for TM and TE modes. The wavelength range with NRI increases by increasing the number of layers. The influence of filling factor for the guest particles on the number of layers is investigated. By reducing the filling factor of guest nanoparticles the wavelength range with NRI decreases. This event is related to small contribution of guest nanoparticles in creating of NRI

مستند نام اشخاص تاييد نشده

خسروی، صبا

مستند نام اشخاص تاييد نشده

رستمی، علی

مستند نام اشخاص تاييد نشده

دولتیاری اسلامی، محبوبه

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی