This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2018 (EN)
Μετα-επιφάνειες για τον έλεγχο ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων
Metasurfaces for control of electromagnetic waves

Χατζημπαλόγλου , Κωνσταντίνος Όθων

Τζωρτζάκης, Στέλιος
Καφεσάκη, Μαρία
Παπάζογλου, Δημήτριος

Τα μεταϋλικά είναι τεχνητές μορφές ύλης, που κατασκευάζονται με σκοπό την επίτευξη μη συμβατικών ηλεκτρομαγνητικών (ΗΜ) ιδιοτήτων. Η χειραγώγηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που επιτυγχάνεται με τα μεταϋλικά μπορεί να αξιοποιηθεί σε μια πληθώρα εφαρμογών, από τηλεπικοινωνίες μέχρι απεικόνιση και ανίχνευση. Ο έλεγχος των ΗΜ κυμάτων στα μεταϋλικά προκαλείται στις περισσότερες περιπτώσεις από μεταλλικά στοιχεία (τα μετα-άτομα) με συντονισμό σε μήκη κύματος πολύ μεγαλύτερα από τις διαστάσεις των στοιχείων αυτών. Ο στόχος της διπλωματικής μου επικεντρώνεται στην αναζήτηση «κατάλληλων» ανακλαστικών μεταεπιφανειών (δηλαδή διατάξεων μεταϋλικών με πάχος πολύ μικρότερο του μήκους κύματος) για εφαρμογή στη στρέψη ή την εστίαση του φωτός/των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Οι συγκεκριμένες διατάξεις αποτελούνται από όμοιες γεωμετρικά μεταλλικές αντένες, που εισάγουν απότομες αλλαγές (άλματα) στη φάση του ανακλώμενου κύματος. Οι αλλαγές αυτές είναι γεωμετρικής προέλευσης και στρέφοντας κατάλληλα τις αντένες (ως προς την πόλωση του προσπίπτοντος κύματος) μπορούν να φτάσουν από 0 μέχρι 2π. Στόχος είναι η αναζήτηση του βέλτιστου σχήματος/γεωμετρίας των αντένων, ώστε να επιτυγχάνεται οδήγηση ή εστίαση του ανακλώμενου κύματος. Στη παρουσίαση της εργασίας θα ανατρέξουμε στα βασικά χαρακτηριστικά των μετα-επιφανειών και της γεωμετρικής φάσης, που ονομάζεται φάση Pancharatnam-Berry. Τα αριθμητικά αποτελέσματα της εργασίας έγιναν με τη χρήση του Microwave Studio της Computer Simulation Technology (CST). Στην αριθμητική μελέτη επικεντρωνόμαστε κυρίως στο συντελεστή ανάκλασης και τη φασική του απόκριση για επιλεγμένα σχήματα επτά αντενών. Για την κάθε δομή, υπό κυκλικά πολωμένο φως, ερευνάται το πλάτος, η φάση και η διεύθυνση ανάκλασης του φωτός της αντίστροφης πόλωσης. Επιπρόσθετα, διατάσσοντας τις αντένες ώστε να επιτυγχάνεται εστίαση από την μετα-επιφάνεια επιδεικνύουμε εστίαση του ανακλώμενου ηλεκτρομαγνητικού κύματος, το οποίο παρουσιάζει συμπεριφορά που περιγράφεται από την συνάρτηση Bessel. (EL)
Μetamaterials are a man-made form of matter, manufactured with the purpose of achieving non-conventional electromagnetic (EM) properties. The manipulation of electromagnetic radiation achieved with the metametarials can be used in a multiple of applications, from telecommunications to imaging and detection. Control of EM wave propagation in metamaterials is caused, in most cases, by elements (meta-atoms) with resonance at wavelengths much larger than their dimensions. The goal of my Thesis focuses on meta-surfaces (i.e. metamaterials with thickness much smaller than wavelength) suitable for application on steering or focusing of light/electromagnetic waves. These reflect-arrays consist of identical metallic antennas which introduce abrupt phase changes on the reflected wave. These changes are of geometric origin and by rotating the antennas properly (in respect to the polarization plane of the incident wave), they can reach values from 0 to 2π. The aim is to investigate and identify the optimal shape/geometry of the antennas to achieve steering or focusing of the reflected wave. In the current thesis we discuss first the basic characteristics of meta-surfaces and geometrical phase, called Pancharatnam-Berry phase. The numerical results of the work were made with the use of the software Microwave Studio from Computer Simulation Technology (CST). In our numerical study we mainly focus on reflection amplitude of the cross-polarization state and the respected phase response for the selected shapes of seven antennas. For each structure, under circularly polarized light, the amplitude, phase and direction of the cross-polarized reflected wave are investigated. In addition, by arranging the antennas in a suitable manner to achieve focusing from the meta-surface, we demonstrate focusing of the reflected electromagnetic wave, which resembles a Bessel-like beam. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Metamaterials
Μεταϋλικά

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

English

2018-03-23


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)