National and Kapodistrian University of Athens
Metasurface Implementation in Optic Fibers
Abstract
dc:descriptionΣτόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιάσει τον σχεδιασμό, τη θεωρητική θεμελίωση και τη αριθμητική ανάλυση μίας διηλεκτρικής μεταεπιφάνειας (metasurface) για εκτροπή δέσμης στη τηλεπικοινωνιακή περιοχή μήκους κύματος 1.55 μm. Ξεκινώντας με αναδρομή στην στην ιστορία των μεταϋλικών, αναδεικνύεται η σημασία τους στη σύγχρονη μελέτη του τομέα της Οπτικής. Το θεωρητικό κομάτι της εργασίας επικεντρώνεται στον Γενικευμένο Νόμο του Snell, ο οποίος επιτρέπει τον έλεγχο της διάδοσης του φωτός μέσω τεχνητά επιβαλλόμενων ασυνεχειών φάσης στην επιφάνεια διάδοσης και αποτελεί τη βάση της θεωρίας των μεταϋλικών και εν συνεχεία των μεταεπιφανειών. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη μελέτη και το σχεδιασμό των Οπτικών Μεταεπιφανειών ώστε να αναδειχθεί η σημασία τους, ο τρόπος λειτουργίας τους και τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν σε σχέση με τις αντίστοιχες συμβατικές επιλογές. Η Οπτική Μεταεπιφάνεια αποτελείται από υπομήκους κύματος διηλεκτρικούς κυλίνδρους υψηλού δείκτη διάθλασης, των οποίων η γεωμετρία καθορίζει άμεσα τη φασική απόκριση της διαδιδόμενης δέσμης. Στο πρακτικό μέρος της εργασίας, πραγματοποιήθηκε συστηματική παραμετρική μελέτη μοναδιαίου κελιού με χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων (FEM) στο πεδίο συχνοτήτων, προκειμένου να προσδιοριστεί η σχέση μεταξύ ακτίνας κυλίνδρου και μεταδιδόμενης φάσης. Διαπιστώθηκε ότι η μεταβολή της ακτίνας επιτρέπει συνεχή ρύθμιση της φάσης σχεδόν στο εύρος 0-2π, διατηρώντας παράλληλα υψηλή απόδοση μετάδοσης. Με βάση τα αποτελέσματα της μοναδιαίας ανάλυσης, σχεδιάστηκε υπερκελί (supercell) που υλοποιεί γραμμική βαθμίδα φάσης, επιτυγχάνοντας ανώμαλη διάθλαση και ελεγχόμενη εκτροπή της δέσμης σύμφωνα με τη θεωρητική πρόβλεψη. Επιπλέον, εξετάστηκε η γεωμετρική κλιμάκωση της δομής για λειτουργία στο μήκος κύματος 1.33 μm, επιβεβαιώνοντας την ιδιότητα κλιμακωσιμότητας των εξισώσεων του Maxwell σε ασθενώς διασπειρόμενα διηλεκτρικά μέσα. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τις διηλεκτρικές μεταεπιφάνειες ως συμπαγείς, επίπεδες και υψηλής απόδοσης εναλλακτικές λύσεις των συμβατικών οπτικών στοιχείων, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για εφαρμογές σε οπτικές ίνες και ολοκληρωμένα φωτονικά συστήματα.
Author and committee
dc:creator, dc:contributor.*- Authors dc:creator
-
- ΚΑΡΓΙΩΤΗ ΑΡΕΤΗ
- KARGIOTI ARETI
Subjects
dc:subject × 2Rights
- Language dc:language
- English
Identifiers
dc:identifier.*- Identifier
- uoadl:5368008
- OAI identifier oai:identifier
- oai:lib.uoa.gr:uoadl:5368008