21863

21863

بررسي و تحليل ماكروسكوپيك و ميكروسكوپيك سطوح الكترومغناطيس پيشرفته جهت كاربردهاي كنترل پراكندگي امواج الكترومغناطيسي

كارشناسي ارشد

مخابرات ميدان

1395

1398/4/4

دكتر علي عبدالعالي

برق

برهم كنش ميان ماده و موج يكي از بحث هاي مورد توجه بسياري از محققان جهان به دليل پيشرفت¬هاي جذاب و گسترده آن در حوزه هاي مختلف نظامي و غير نظامي است. فراسطوح به عنوان جديدترين افزونه الكترومغناطيسي براي كنترل برهمكنش ميان موج و ماده است كه در تمامي فركانس ها از باند مايكروويو تا نور مرئي جايگاه ويژه اي پيدا كرده اند. فراسطوح جاذب، چرخاننده پلاريزاسيون، تبديل كننده جبهه موج و ... ماحصل برهم كنشي پيشرفته ميان موج و نانوذرات تشكيل دهنده فراسطح مي باشد. طراحي و سنتز چنين فراسطوحي را مي توان به دو سطح ماكروسكوپيك (مهندسي چينش نانوذرات در آرايه) و ميكروسكوپيك (تحليل نانوذره مستقل از آرايه) تقسيم كرد. در سطح ماكروسكوپيك به نحوه چينش فرا اتم ها در كنار يكديگر براي دستيابي به كاربرد هاي معين بدون توجه به فرا اتم به تنهايي پرداخته مي شود. در اين سطح به دو روش ضرايب انتقال/انعكاس محلي و تانسور هاي سوسپتيبيليتي و شرايط مرزي GSTCs با توجه به نوع كاربرد در سطح ماكروسكوپيك پرداخته شده است. در واقع با توجه به نوع كاربرد، روش طراحي و سنتز فراسطح انتخاب مي گردد. در روش ضرايب انتقال/انعكاس محلي به كاربرد هايي نظير كنترل نسبت توان چند بيم مدادي در زواياي مختلف (Asymmetric Spatial Power Divider) و روش سنتز سريع براي پخش موج (Diffusion) با بهره بردن از كدينگ هاي كانال و مفهوم آنتروپي پرداخته خواهد شد. همچنين در روش سنتز تانسور هاي سوسپتيبيليتي به كاربرد جديد و جذاب پردازش سيگنال و انجام محاسبات رياضي (Analog Computing ) و برطرف كردن محدوديت هاي روش هاي قبلي در اين راستا پرداخته خواهد شد. در سطح ميكروسكوپيك به تحليل فرا اتم به تنهايي، بر اساس تحليل پراكندگي امواج الكترومغناطيس و مدلسازي قطبش پذيري پرداخته مي شود. با در دست داشتن روابط تحليلي مدل شده فرا اتم، توانايي بالايي براي كنترل برهمكنش موج با فرا اتم داريم. در اين راستا فرا اتم جديدي( استوانه دي الكتريك-متال نامتقارن) معرفي شده است كه علاوه بر قابليت مدلسازي تحليلي از درجه آزادي هندسي بالايي برخوردار است. پس از تحليل پراكندگي و مدلسازي به كمك قطبش پذيري براي كاربردهايي نظير پردازش سيگنال (انجام محاسبات رياضي ) و نامرئي سازي فرا اتم ( به كمك صفر كردن دوقطبي الكتريكي (P)و همچنين به كمك نزديك به صفر كردن پراكندگي در راستاي فورارد (forward scattering)) مورد استفاده قرار گرفته است.

1399/02/01

Metasurface synthesis for control of electromagnetic scattering waves at macroscopic and microscopic levels

6/24/2020 12:00:00 AM

Interaction between wave and matter is one of the most attractive subjects for researchers due to extended applications in military and nonmilitary realms. Metasurfaces as a two-dimensional electromagnetic medium have found important effects for the whole frequency range (Microwave - Optic). Absorptive, polarization convertor and wave convertor metasurfaces are results of advanced wave-matter interactions. Metasurface synthesis can be divided into macroscopic and microscopic levels. At the macroscopic level, we are trying to reach specific applications by changing the arrangement of met-atoms with two distinct approaches: local reflection/transmission coefficients and GSTCs approach. In the local reflection/transmission coefficients method, we will work on advanced applications such as Asymmetric Spatial Power Divider, pattern synthesis (Diffusion pattern) using the entropy concept. In addition, in GSTCs method, we will work on advanced optical signal and image processing. At the microscopic level, we will investigate on composing-particles (meta-atoms) of metasurfaces based on electromagnetic scattering and polarizability tensor modeling. In this regard, we introduce a novel bianisotropic meta-atom, asymmetric metal-dielectric meta-cylinder, which has a high degree of freedom for tuning to reach exotic electromagnetic response for several applications such as zero and near-zero backward and forward scattering, electric dipole free, and advanced analog computing applications.

كنترل پراكندگي امواج الكترومغناطيس

control of electromagnetic scattering waves