Date

2021-04-15

Author

Ergül, Özgür Salih
Bek, Alpan

Metadata

Show full item record

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

Item Usage Stats

383
views

0
downloads

Cite This

Nanometre ölçeğinde üretilen ve çeşitli uygulamalarda kullanılan nanoantenler, nanoteknoloji alanındaki gelişmelere paralel olarak bilimsel ve teknik literatürde önem kazanmaktadır. Radyo frekanslarındaki antenlerden farklı olarak, elektromanyetik spektrumun THz ve optik frekanslarında aktif olan nanoantenler, çalışma prensipleri bakımından çok küçük antenler olarak tarif edilebilmektedir. Bu bakımdan, alıcı anten olarak çalışan bir nanoanten, optik frekanslarındaki elektromanyetik dalgaları toplayıp terminaline aktarabilmekte ve bu sayede optik enerji hasadına olanak sağlamaktadır. Verici olarak çalışan bir nanoanten ise, terminali içine giren yabancı taneciklerin uzak alanda algılanmasını mümkün kılmaktadır. Nanoantenlerle ilgili gerçekleştirilen çalışmalarda, bu yapıların gerçekçi benzetimleri büyük önem arz etmektedir. Ancak, özellikle bu yapıların daha iyi anlaşılabilmesi amacıyla kritik olan hassas benzetimlerde önemli zorluklar bulunmaktadır. Metallerin plazmonik özellikleri sebebiyle, nanoanten tepkileri frekans-geometri parametrizasyonuyla ölçeklenememektedir. Ayrıca, metallerin içindeki sönümlenmelerin negatif geçirgenlikle ilintili olması, yüzeyler boyunca sınır koşullarının hassas olarak sağlandığı özgün formülasyonlar gerektirmektedir. Bu doğrultuda, nanoantenlerin benzetimleri için, Maxwell denklemlerinin bütünüyle kullanıldığı tam-dalga formülasyonlarına, ve böylece plazmonik davranışların doğrudan modellenebildiği özgün çözüm mekanizmalarına ve tasarım araçlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu proje kapsamında, özellikle benzetimler ve tasarım prosedürleri konusunda literatürdeki boşluğun göz önüne alınmasıyla, yeni ve etkin nanoanten tasarımlarının geliştirilmesi ve gerçeklemesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, hızlı, hassas, ve güvenilir benzetimler için yüzey integral denklemleri ve çok seviyeli hızlı çokkutup yönteminin kullanıldığı, deneysel çalışmaları tam olarak destekleyebilecek elektromanyetik çözücüler geliştirilmiştir. İstenilen elektromanyetik tepkileri gösterebilen nanoantenlerin tasarlanabilmesi için, çözüm modülü genetik algoritma tabanlı bir optimizasyon metoduyla birleştirilmiştir. Geliştirilen optimizasyon mekanizmasıyla, nano-plazmonik uygulamalar için kritik olan geniş bantlılık ve yüksek yakın alan artırımı özellikleri gösterebilen özgün nanoanten tasarımları elde edilmiş ve incelenmiştir. Son olarak, elde bulunan imkanlar ışığında belirlenen nanoanten tasarımları üretilmiş ve ölçüm ortamında test edilmiştir. Hem geliştirilmiş olan sayısal yöntemlerin hem de elde edilmiş olan özgün tasarımların, enerji hasatı ve biyo-algılama gibi dünya çapında önem arz eden alanlarda çözümler üreteceği düşünülmektedir.

Subject Keywords

nanoantenler, elektromanyetik benzetim, güneş enerjisi hasatı, biyo-algılama

URI

https://hdl.handle.net/11511/95940

Collections

Department of Electrical and Electronics Engineering, Project and Design