Elektromagnetické metamateriály pro terahertzovou spektrální oblast
| Thesis title in Czech: | Elektromagnetické metamateriály pro terahertzovou spektrální oblast |
|---|---|
| Thesis title in English: | Electromagnetic metamaterials for terahertz spectral range |
| Key words: | metamateriál, periodické struktury, struktury menší než vlnová délka, elektromagnetické simulace, terahertz |
| English key words: | metamaterial, periodic structures, subwavelength structure, electromagnetic simulations, terahertz |
| Academic year of topic announcement: | 2012/2013 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | čeština |
| Department: | Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Petr Kužel, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | Mgr. Hynek Němec, Ph.D. |
| prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. | |
| Guidelines |
| Elektromagnetické metamateriály jsou uměle vytvořené struktury, jejichž motiv je mnohonásobně menší než použitá vlnová délka záření, a které vykazují optické vlastnosti, jež nenacházíme v přírodních materiálech. Nejznámějším příkladem metamateriálů jsou struktury se záporným efektivním indexem lomu, které umožňují např. obejít difrakční limit při zobrazování malých objektů. Optické vlastnosti metamateriálů jsou založeny na rezonancích vznikajících vlivem specifického silně nehomogenního rozložení blízkého pole v rámci elementární buňky dané struktury (tj. v nejbližším okolí jednotlivých strukturních detailů). Z hlediska dalekého pole pak můžeme metamateriál popsat jako homogenní prostředí charakterizované silně disperzními materiálovými funkcemi: efektivní permitivitou a efektivní permeabilitou. Z těchto dat lze například počítat transmisní a reflexní spectra metamateriálu pomocí Fresnelových rovnic.
Tato diplomová práce si klade za cíl teoreticky studovat metamateriálové struktury sestávající z kovových motivů na dielektrických (feroelektrických) substrátech nebo z dielektrických (feroelektrických) motivů s kovovými prvky. Úkolem je navrhnout prvky pro terahertzovou spektrální oblast s laditelným rezonančním chováním. Laditelnosti celé struktury bude dosaženo díky možnosti ovlivňovat dielektrické vlastnosti feroelektrických částí např. přiloženým vnějším polem nebo změnou teploty. Skutečnost, že se jedná o aplikaci pro terahertzovou spektrální oblast, se projeví ve velikosti jednotlivých motivů (1 THz odpovídá vlnové délce 0.3 mm a charakteristické rozměry prvků tedy budou spadat do oblasti desítek mikrometrů) a volbou realistických materiálových parametrů jednotlivých komponent navrhované struktury. Elektromagnetické simulace budou realizovány pomocí komerčního programu COMSOL Multiphysics. |
| References |
| 1) K-E. Peiponen, A. Zeitler, M. Kuwata-Gonokami (Eds.), Terahertz Spectroscopy and Imaging
Springer Series in Optical Sciences, Vol. 171, 2013; zejména kapitola Metamaterials (by P. Kužel and H. Němec) 2) W. Cai, V. Shalaev, Optical metamaterials, Springer 2010 a reference v těchto pracích |