Title
Modelovanje gradiranih fotonskih plazmonskih kristala koji rade u režimu metamaterijala
Creator
Vasić, Borislav
Copyright date
2012
Object Links
Select license
Autorstvo-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-SA 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence i ako se prerada distribuira pod istom ili sličnom licencom. Ova licenca dozvoljava komercijalnu upotrebu dela i prerada. Slična je softverskim licencama, odnosno licencama otvorenog koda. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 27.12.2012.
Other responsibilities
mentor
Gajić, Radoš
mentor
Radovanović, Jelena
član komisije
Tadić, Milan, 1964-
član komisije
Milanović, Vitomir, 1947-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
Modelling of graded photonic and plasmonic crystals in metamaterial regime
Publisher
[B. Vasić]
Format
PDF/A (159 listova)
description
Elektrotehnika / Electrical engineering
Abstract (sr)
U ovoj tezi su istraˇzeni elektromagnetski kompozitni materijali u cilju realizacije
sredina sa elektromagnetskim osobinama koje ne postoje u prirodnim materijalima.
Istraˇzivani kompoziti su jednodimenzionalni i dvodimenzionalni fotonski i plazmonski
kristali. Jednodimenzionalne strukture se sastoje od slojeva odgovaraju´ceg oblika,
dok se dvodimenzionalne strukture sastoje od ˇstapi´ca u vazduhu ili cilindriˇcnih
rupa u dielektriku. Pored struktura sa periodiˇcnim ponavljanjem jediniˇcnih ´celija,
razmatraju se i gradirane strukture dobijene prostornom promenom geometrije ili
dielektriˇcne permitivnosti jediniˇcnih ´celija. Fotonski kristali se sastoje iskljuˇcivo od
dielektrika, dok su plazmonski kristali kombinacija dielektriˇcnih i plazmonskih materijala,
metala ili poluprovodnika. Posebna klasa razmotrenih kompozitnih struktura
su planarni plazmonski kristali koji se sastoje od paralelnih traka od plazmonskih
materijala na dielektriˇcnom substratu.
Sve kompozitne strukture se razmatraju u reˇzimu metamaterijala gde veliˇcina jedini
ˇcne ´celije nije zanemarljiva u odnosu na talasnu duˇzinu svetlosti, ali se efektivni
parametri ipak mogu definisati. I jednodimenzionalne i dvodimenzionalne strukture
su homogenizovane pomo´cu Maksvel Garnetove teorije. Planarni plazmonski kristali
nisu opisani efektivnim parametrima, nego se razmatraju kao nizovi istih i podtalasnih
rezonatora sa definisanim plazmonskim rezonancijama tako da rezonantne
karakteristike plazmonskih kristala predstavljaju kolektivni odziv svih rezonatora.
Posebna paˇznja je posve´cena izboru odgovaraju´cih materijala u kompozitima.
Strukture namenjene vodenju elektromagnetskog polja treba da imaju ˇsto manje
gubitke tako da u ovom sluˇcaju strukture treba da budu iskljuˇcivo dielektriˇcne. Plazmonski
materijali kao ˇsto su metali i poluprovodnici se moraju koristiti u slede´cim
sluˇcajevima: u realizaciji visoke anizotropije dielektriˇcne permitivnosti i u realizaciji
rezonantnih struktura.
Prvi metod koji je istraˇzivan za vodenje elektromagnetskog polja je transformaciona
optika. U ovom metodu, prave linije polja u slobodnom prostoru se na
odgovaraju´ci naˇcin transformiˇsu u linije polja sa ˇzeljenim oblikom. Maksvelove
jednaˇcine su invarijantne prilikom koordinatnih transformacija dok se materijalni parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotropne i
prostorno nehomogene dielektriˇcne permitivnosti. Anizotropija je onda realizovana
slojevima ploˇca, dok se nehomogenost moˇze realizovati odgovaraju´com gradacijom
debljine ili permitivnosti ploˇca.parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotropne i prostorno nehomogene dielektriˇcne permitivnosti. Anizotropija je onda realizovana
slojevima ploˇca, dok se nehomogenost moˇze realizovati odgovaraju´com gradacijom
debljine ili permitivnosti ploˇca.parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotrparametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivnoˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju...
Abstract (en)
In this thesis we investigate electromagnetic composite materials in order to realize
media with the electromagnetic properties not achievable in the nature. The
investigated composites are one dimensional and two dimensional photonic and plasmonic
crystals. One dimensional structures consist of appropriately shaped slabs,
whereas two dimensional structures consist of rods in air or cylindrical holes in a
dielectric host. Beside the structures with the periodic arrangement of the unit
cells, we consider graded structures obtained by a spatial variation of either cells’
geometry or dielectric permittivity. Photonic crystals are all dielectric structures
whereas the plasmonic crystals are combination of dielectric and plasmonic materials,
metals or semiconductors. Special class of the composite structures are the
planar plasmonic crystals which consist of parallel ribbons made from plasmonic
material on a dielectric substrate.
All composites are considered in the metamaterial regime where unit cell size
of the composites are not negligible in comparison to light wavelength, but the
effective parameters can be still well defined. Homogenization of both one and two
dimensional structures are done within the framework of Maxwell Garnett theory.
Planar plasmonic crystals are not described by effective parameters, but they are
considered as arrays of the same and subwavelength resonators with well defined
plasmonic resonances so the resonant behaviour of the plasmonic crystals is the
collective response of all resonators.
Special attention is devoted to the choice of appropriate materials in the composites.
The structures aimed for guiding of electromagnetic field should have as low as
possible losses so the structures built form dielectrics only are the most preferably
in this case. The plasmonic materials such as metals or semiconductors have to be
used in the following cases: in the realization of extreme anisotropy in the dielectric
permittivity and in the realization of resonant structures.
The first method investigated for guiding of electromagnetic field is transformation
optics. In this method, straight field trajectories in free space are appropriately
transformed into the desired field trajectories. Maxwell equations are invariant under
the applied coordinate transformations while the material parameters are scaled
accordingly. The obtained material parameters are described with anisotropic and
spatially inhomogeneous dielectric permittivity and magnetic permeability in a general
case...
Authors Key words
fotonski i plazmonski kristali, elektromagnetski metamaterijali, novi plazmonski materijali - grafen
Authors Key words
photonic and plasmonic crystals, electromagnetic metamaterials, new plasmonic materials - graphene
Classification
621.3
Subject
Metamaterijali
Subject
Grafeni
Type
Tekst
Abstract (sr)
U ovoj tezi su istraˇzeni elektromagnetski kompozitni materijali u cilju realizacije
sredina sa elektromagnetskim osobinama koje ne postoje u prirodnim materijalima.
Istraˇzivani kompoziti su jednodimenzionalni i dvodimenzionalni fotonski i plazmonski
kristali. Jednodimenzionalne strukture se sastoje od slojeva odgovaraju´ceg oblika,
dok se dvodimenzionalne strukture sastoje od ˇstapi´ca u vazduhu ili cilindriˇcnih
rupa u dielektriku. Pored struktura sa periodiˇcnim ponavljanjem jediniˇcnih ´celija,
razmatraju se i gradirane strukture dobijene prostornom promenom geometrije ili
dielektriˇcne permitivnosti jediniˇcnih ´celija. Fotonski kristali se sastoje iskljuˇcivo od
dielektrika, dok su plazmonski kristali kombinacija dielektriˇcnih i plazmonskih materijala,
metala ili poluprovodnika. Posebna klasa razmotrenih kompozitnih struktura
su planarni plazmonski kristali koji se sastoje od paralelnih traka od plazmonskih
materijala na dielektriˇcnom substratu.
Sve kompozitne strukture se razmatraju u reˇzimu metamaterijala gde veliˇcina jedini
ˇcne ´celije nije zanemarljiva u odnosu na talasnu duˇzinu svetlosti, ali se efektivni
parametri ipak mogu definisati. I jednodimenzionalne i dvodimenzionalne strukture
su homogenizovane pomo´cu Maksvel Garnetove teorije. Planarni plazmonski kristali
nisu opisani efektivnim parametrima, nego se razmatraju kao nizovi istih i podtalasnih
rezonatora sa definisanim plazmonskim rezonancijama tako da rezonantne
karakteristike plazmonskih kristala predstavljaju kolektivni odziv svih rezonatora.
Posebna paˇznja je posve´cena izboru odgovaraju´cih materijala u kompozitima.
Strukture namenjene vodenju elektromagnetskog polja treba da imaju ˇsto manje
gubitke tako da u ovom sluˇcaju strukture treba da budu iskljuˇcivo dielektriˇcne. Plazmonski
materijali kao ˇsto su metali i poluprovodnici se moraju koristiti u slede´cim
sluˇcajevima: u realizaciji visoke anizotropije dielektriˇcne permitivnosti i u realizaciji
rezonantnih struktura.
Prvi metod koji je istraˇzivan za vodenje elektromagnetskog polja je transformaciona
optika. U ovom metodu, prave linije polja u slobodnom prostoru se na
odgovaraju´ci naˇcin transformiˇsu u linije polja sa ˇzeljenim oblikom. Maksvelove
jednaˇcine su invarijantne prilikom koordinatnih transformacija dok se materijalni parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotropne i
prostorno nehomogene dielektriˇcne permitivnosti. Anizotropija je onda realizovana
slojevima ploˇca, dok se nehomogenost moˇze realizovati odgovaraju´com gradacijom
debljine ili permitivnosti ploˇca.parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotropne i prostorno nehomogene dielektriˇcne permitivnosti. Anizotropija je onda realizovana
slojevima ploˇca, dok se nehomogenost moˇze realizovati odgovaraju´com gradacijom
debljine ili permitivnosti ploˇca.parametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni
parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivno
ˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju. Ovde je data procedura
kojom se nalaze jednostavniji materijalni parametri pomo´cu koncepta redukovanih
parametara pri ˇcemu se zadrˇzava ista disperzija ili pomo´cu koncepta transformacija
sa jediniˇcnim Jakobijanom. Kao rezultat primenjenih procedura, pokazuje se da
je mogu´ce realizovati uredaje na bazi transformacione optike pomo´cu anizotrparametri menjaju u skladu sa primenjenom transformacijom. Dobijeni materijalni parametri su opisani anizotropnom i prostorno nehomogenom dielektriˇcnom permitivnoˇs´cu i magnetskom peremabilnoˇs´cu u opˇstem sluˇcaju...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.