بررسي و تحليل فراسطوح نوري پلاسموني و طراحي ادوات مبتني بر آن

دكتري

معرفي فراسطوح و در ادامه بالا بردن فركانس كاري آنها به محدوده‌ي ‌نوري كه در پي ظهور و تكميل تكنولوژي‌هاي جديد براي ساخت ادوات نانو اتفاق افتاده است، اميد زيادي براي رسيدن به كنترل كامل انتشار نور ايجاد كرده است. سازگاري فراسطوح با فرايند‌هاي ساخت صفحه‌اي مقرون به صرفه سبب مي‌شود كه بتوان آنها را به راحتي با ساختارهاي پيچيده‌تر ‌‌مجتمع كرد. اين امر به ما قابليت‌هاي متمايزي براي كنترل كامل ويژگي‌هاي موج نوري از جمله فركانس، فاز ، تكانه زاويه‌اي و پلاريزاسيون مي‌دهد كه نتيجه‌ي ‌آن تحقق اپتيك و فوتونيك مسطح است. فراسطوح با تغيير دامنه و فاز موج تابشي به خود يك جبهه موجي، بسته به كاربري مورد نظر ايجاد مي‌كنند. چالش اصلي در عملكرد فراسطوح انتخاب عناصري به عنوان واحد سازنده‌ي ‌فراسطح است كه بتواند در عين پوشش كامل شيفت فاز مورد نياز، دامنه‌ي ‌موج پراكنده شده را نيز در حد بالايي نگه دارد. در اين رساله نشان داده‌ايم كه در يك فراسطح مبتني بر عنصر پچ استفاده از ضخامت عناصر به عنوان پارامتر كنترلي جديد به ما اين قابليت را مي‌دهد كه در كنار افزايش گستره‌ي ‌شيفت فازي، دامنه‌ي ‌موج پراكنده شده را نيز بالا نگه داريم. اين ويژگي سبب بهبود قابل ملاحظه در عملكرد چه در زمينه راندمان كاري و چه در زمينه‌ي ‌دقت بالاي جبهه موجي ساخته شده در مقايسه با جبهه موجي مطلوب مي‌شود. بدين منظور در رساله با توسعه گام به گام از ساده‌ترين ‌‌ساختار به ساختار نهايي، در كنار معرفي روش‌هاي تحليلي و همچنين استفاده از شبيه‌سازي‌هاي عددي، نقش اين پارامتر جديد را بررسي كرده‌ايم. نشان داده شد كه تنها با استفاده از عناصر پچ با دو ضخامت 30 و 50 نانومتر گستره‌ي ‌شيفت فاز تا 330 درجه افزايش مي‌يابد در حالي كه دامنه‌ي ‌انعكاس در تمام حالت‌‌ها بالاي 85 درصد است. در اين حالت مي‌توان گام‌هاي فازي به كوچكي 30 درجه انتخاب كرد. در انتها با طراحي يك جداكننده‌ي ‌پلاريزاسيون پرتو و يك سلول خورشيدي عملكرد مطلوب اين ادوات را با بكارگيري پارامتر كنترلي جديد تاييد كرده‌ايم. واژه‌هاي كليدي: فراسطح، پلاسمونيك، ادوات نوري، آنتن نوري پچ، مهندسي پاسخ نوري.

193208

دانشگاه علم و صنعت ايران

مخابرات ميدان

دكتر واجد سميعي