Electrodynamical investigation of the photonic metamaterials
Disertacijos gynimo komisijos pirmininkas / Dissertation Defence Board Chairman | |
Meglinski, Igor | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member | |
Staliūnas, Kęstutis | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Disertacijoje nagrinėjamos Maxwell–Garnett metodo taikymo galimybės skirtingų tipų metamedžiagų struktūroms, tokioms kaip įprastinė nanovielinė metamedžiaga, spiralinė nanovielinė metamedžiaga, nanostruktūrinė metamedžiaga, homogenizuoti. Siekiama ištirti paviršinių plazmonų poliaritonų (SPP), sklindančių įvairiose sandūrose, tokiose kaip metalinės nanovielinės metamedžiagos ir tuščiavidurės šerdies metamedžiagos sandūra, nanostruktūrinės metamedžiagos ir gofruoto metalo sandūra, spiralinė nanovielinė metamedžiaga ir oro sandūra, nanokompozito ir hiperkristalo sandūra, dispersines diagramas. Disertacinio darbo tikslas – išanalizuoti PPP sklaidos ir nuostolių ypatybes tiriamose sandūrose, siekiant pagerinti absorbciją, leidžiančią sukurti orlaivio dangos modelį, taip pat ir antenų sistemas, su tikslu slopinti triukšmą. Disertacija taip pat leidžią išanalizuoti sistemos derinamumo priemones, tokias kaip spiralės kampas ir griovelių skaičius, siekiant padaryti išvadą apie konstrukcijų savybių derinimo galimybes. Taikant elektrinių ir magnetinių laukų tangentinių komponentų suderinimo metodą gaunami atitinkami dispersijos ryšiai ir parodoma, kad derinimą galima pasiekti modifikuojant metamedžiagų dalelių parametrus. Be to, nanovielinių metamedžiagų derinamumą galima dar labiau pagerinti keičiant metamedžiagos užpildymo koeficientą arba metamedžiagų ląstelių geometriją. Pateikiami apskaičiuoti dispersijos santykiai, taip pat SPP sklidimo ilgiai sistemoje. Padaryta išvada, kad naudojant nanovielinių metamedžiagų sandūrą galima žymiai padidinti paviršinių bangų egzistavimo dažnių diapazoną. Galimas siūlomų derinamų konstrukcijų pritaikymas mažinant antenų ir orlaivių triukšmą.
The dissertation investigates the possibilities of applying the Maxwell–Garnett approach for homogenising different types of metamaterial structures, such as conventional nanowires, spiral nanowires, and nanostructured composite cases. The research aims to study the dispersion maps of the surface plasmon polaritons (SPPs) propagating at different interfaces, such as metallic nanowire metamaterial interface and the hollow-core metamaterial interface, nanostructured metamaterial and corrugated metal interface, spiral nanowire metamaterial and air interface, nanocomposite and hypercrystal interface. This dissertation aims to analyse the properties of the dispersion and loss of SPPs at the investigated interfaces, aiming to achieve absorption enhancement, enabling the possible creation of the aircraft coating model, and allowing for the cancellation along with the antenna systems. The dissertation enables to analyse system engineering tools, such as the angle of the spiral, the number of grooves, etc., aiming to conclude the tunability possibilities of the structure’s properties. Relevant dispersion relations are derived by matching the tangential components of the electrical and magnetic fields. It is demonstrated that tuning can be achieved by modifying the parameters of the metamaterial building blocks. Moreover, the tunability of the nanowire metamaterials can be enhanced further by changing either the metamaterial filling ratio or metamaterial cell geometry. Calculated dispersion relations and propagation lengths of plasmon modes in the system are presented. It has been concluded that the frequency range of the surface waves’ existence can be significantly increased by dealing with the nanowire metamaterial interface. The possible application of the proposed tunable structures is in antenna and aircraft noise reduction system design.