Diyelektrik Çubuklardan Oluşan Fotonik Kristallerin Hassas Elektromanyetik Analizleri ve Optimizasyonları

Date

2017-10-15

Author

Ergül, Özgür Salih

Metadata

Show full item record

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Item Usage Stats

147
views

0
downloads

Fotonik kristaller, ısıgın ve genel olarak elektromanyetik dalgaların degistirilmesine, dönüstürülmesine ve/veya seçilmesine olanak saglayan ve diyelektrik malzemelerden üretilen yapılardır. Yüz yıldan uzun geçmise sahip olan bu yapılar, son yıllarda özellikle nanoteknolojinin gelismesiyle ve çok küçük detayların üretiminin mümkün hale gelmesiyle birlikte, önem kazanmıs ve yaygın olarak kullanılmaya baslamıstır. Bu dogrultuda, fotonik kristallerin elektromanyetik benzetimleri, bu yapıların imal edilmeden önce analiz edilmesine ve incelenmesine olanak sagladıgından son derece önemlidir. Nitekim, bu benzetimler sayesinde, tasarım-imalat döngülerinin verimi artırılabilmekte ve önemli zaman kayıpları engellenebilmektedir. Öte yandan, fotonik kristallerin tasarımlarında fayda saglayabilmesi için, bu benzetimlerin hassas ve yüksek dogrulukta gerçeklestirilmesi son derece önemlidir. Bu projede, literatürdeki boslukların göz önüne alınmasıyla, fotonik kristallerin hassas analizleri ve optimizasyonları için yüksek kabiliyetli ve sayısal yogunluklu çözüm ve optimizasyon mekanizmaları gelistirilmistir. Olusturulan benzetim ortamında, çubuklardan olusan diyelektrik fotonik kristal yapılar üç boyutlu ve sonlu olarak modellenmis ve ayrıklastırılmıstır. Yüzey integral denklemleriyle gerçeklestirilen formülasyonlar, momentler metodunun kullanılmasıyla çözülmüs, böylece fotonik kristallerin içindeki tüm elektromanyetik etkilesimler yüksek dogrulukta hesaplanmıstır. Optimizasyon denemelerinin verimli yapılabilmesi amacıyla elektromanyetik çözümler iteratif olarak gerçeklestirilmis, bu çözümler için ihtiyaç duyulan matris-vektör çarpımları çok seviyeli hızlı çokkutup yöntemi (MLFMA) ile hızlandırılmıstır. Optimizasyonlar ise, bu elektromanyetik çözücüyü araç olarak kullanan genetik algoritmalarla gerçeklestirilmistir. Bunlara ek olarak, optimizasyon mekanizmaları paralellestirilmis ve yüksek performanslı bilgisayarlar üzerinde kullanılmıstır. Proje kapsamında yapılmıs olan optimizasyonlarda, binlerce tam-dalga elektromanyetik benzetim gerçeklestirilmistir. Optimizasyonlar sonucunda, bazıları bu raporda sunulan, onlarca farklı fotonik kristal yapısı tasarlanmıstır. Gelistirilmis olan MLFMA uygulamasının verimliligi ve bu uygulamanın genetik algoritmalarla içiçe geçerek özgün biçimlerde birlestirilmis olması, bu optimizasyonların proje süresinde tamamlanmasına olanak saglamıstır. Bu dogrultuda, projenin baslıca özgün degerleri, genetik algoritmalarla MLFMA tabanlı paralel çözücülerin birlestirilmesiyle elde edilen optimizasyon mekanizmaları ve bu mekanizmaların kullanılmasıyla tasarlanan fotonik kristal yapılar olmustur.

Subject Keywords

Bilisimsel elektromanyetik, fotonik kristaller, hızlı algoritmalar, MLFMA, optimizasyon

URI

https://hdl.handle.net/11511/95872

Collections

Department of Electrical and Electronics Engineering, Project and Design

Suggestions

OpenMETU
Core

Spectroscopic characterization of semiconductor nanocrystals Yerci, Selçuk; Turan, Raşit; Department of Physics (2007) Semiconductor nanocrystals are expected to play an important role in the development of new generation of microelectronic and photonic devices such as light emitting diodes and memory elements. Optimization of these devices requires detailed investigations. Various spectroscopic techniques have been developed for material and devices characterization. This study covers the applications of the following techniques for the analysis of nanocrystalline materials: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), ...
Diffusion tensor magnetic resonance electrical impedance tomography (DT-MREIT) and its expansion to multi-physics multi-contrast magnetic resonance imaging Sadighi, Mehdi; Eyüboğlu, Behçet Murat; Department of Electrical and Electronics Engineering (2021-6-01) Diffusion tensor magnetic resonance electrical impedance tomography (DT-MREIT) is one of the emerging imaging modalities to obtain low-frequency anisotropic conductivity distribution employing diffusion tensor imaging (DTI) and magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT) techniques. DT-MREIT is based on the linear relationship between the conductivity and water self-diffusion tensors(C and D) in a porous medium. On the other hand, knowledge of the current density (J) distribution is used in m...
Crystallization of amorphous Ge thin films by nanosecond pulsed infrared laser Korkut, Ceren; Bek, Alpan; Çınar, Kamil; Department of Physics (2023-1-20) Crystalline semiconductors have superior optical and electrical properties to an amorphous structure; therefore, they are an essential part of photovoltaic applications. Pulsed laser irradiation is a cost-effective technique for the growth of polycrystalline germanium (pc-Ge). Laser processing also enables the production of local and wide-ranging nano-crystalline surface structures. Germanium has high carrier mobility, and Ge nanocrystals and microcrystals have a great potential in optoelectronics applicati...
Crystallization and phase separation mechanism of silicon oxide thin films fabricated via electron beam evaporation of silicon monoxide Gündüz, Deniz Cihan; Turan, Raşit; Yerci, Selçuk; Department of Micro and Nanotechnology (2015) Silicon nanocrystals (NCs) imbedded in a matrix of silicon oxide have drawn much attention due to their applications in optoelectronic devices and third-generation solar cells. Several methods were reported for the fabrication of Si NCs. Among these techniques, there are aerosol synthesis, chemical vapor deposition, ion implantation, magnetron sputtering and thermal evaporation. However, electron beam evaporation is a straightforward and effective technique for the fabrication of silicon oxide thin films si...
Electrochromic and photovoltaic applications of benzotriazole bearing donor acceptor type conjugated polymers Baran, Derya; Toppare, Levent Kamil; Department of Chemistry (2010) Organic semi-conductors are of great interest since these compounds can be utilized as active layers in many device applications such as ECDs, LEDs and solar cells. Incorporating the benzotriazole units into the polymer backbone enhances the optical properties of donor units. Hexyl thiophene and pyrrole are commonly used as electron donor materials. Benzotriazole can be coupled to hexyl thiophene or pyrrole to yield materials which can be polymerized to give donor acceptor type polymers. These materials are...

Citation Formats

Ö. S. Ergül, “Diyelektrik Çubuklardan Oluşan Fotonik Kristallerin Hassas Elektromanyetik Analizleri ve Optimizasyonları,” 2017. Accessed: 00, 2022. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11511/95872.