20218

۲۰۲۱۸

كنترل پترن پراكندگي امواج الكترومغناطيسي از ساختارهاي مسطح با استفاده از فراسطوح تنظيم پذير در باند تراهرتز

كارشناسي ارشد

مخابرات ميدان و موج

۹۴-۹۷

۱۳۹۷/۶/۳۱

دكتر علي عبدالعالي

برق

در كنار پيشرفت هاي جذاب و گسترده در حوزه فناوري نانو، مخابرات در باند فركانسي تراهرتز به دليل افزايش تقاضاي ارتباطات بي سيم با سرعت بالا مورد توجه ويژه ي محققين در سراسر دنيا قرار گرفته است. به همين علت در ساليان اخير پژوهش هاي فراواني پيرامون نحوه ي توليد و انتشار موج در اين باند فركانسي انجام شده-است. از سوي ديگر گرافن كه ساختاري دوبعدي با ويژگي هاي الكتريكي، مكانيكي، گرمايي و نوري فوق العاده است به‌عنوان يك بستر مناسب براي تحقق ادوات تراهرتز شامل ترانزيستورهاي پرسرعت، متامتريال هاي الكترومغناطيسي، ادوات موجبري پلاسمونيكي، آنتن هاي پلاسمونيكي، سلول هاي خورشيدي و ... معرفي شده است. اين ماده از جنس كربن و به صورت تك لايه است و مي توان با اعمال باياس الكترواستاتيك، الكترومگنتيك يا دوپينگ شيميايي خواص الكترومغناطيسي آن را تغيير داد. با توجه به خاصيت كنترل پذيري گرافن در باند تراهرتز مي توان فراسطوحي را طراحي نمود كه با تغيير باياس رفتار بازتابي متفاوتي از خود نشان دهند. در فصول اوليه ي اين پايان نامه چنين فراسطحي طراحي شده و اين عنصر قابليت آن را دارد كه بين دو وضعيت مختلف كد شده ي فاز تغيير حالت پيدا كند. با استفاده از اين عنصر مي توان عملكردهاي ساده نظير پخش موج به دو، چهار و بي نهايت جهت را عملي ساخت. در ادامه با استفاده از ساختار چندلايه كه درجات آزادي بالاتري دارند سلول واحد دولايه اي معرفي شده كه قابليت تغيير وضعيت بين چهار و هشت فاز كد شده را دارا مي باشد. اين عنصر عملكردهاي بيشتري نظير ايجاد موج مدادي با زاويه ي دلخواه، ايجاد پرتو گردابي، ادغام موج مدادي و پرتو گردابي، تمركز موج در نقطه اي از فضا و ... را تحقق مي بخشد؛ همچنين اين سطح مي تواند چندين عملكرد را به صورت همزمان تحقق بخشد يا با تغيير باياس الكترواستاتيك با سرعت بالا ميان اين عملكردها تغيير وضعيت پيدا كند. در فصلي ديگر عنصر معرفي شده علاوه بر قابليت كد كردن فاز، دامنه ي كد شده را نيز در اختيار قرار مي دهد كه به عنوان كاربردهايي پيشرفته تر مي توان با استفاده از آن تمركز چند نقطه اي در فضا به وجود آورد و انرژي تابيده شده به فراسطح را در چند نقطه از فضا متمركز كرد. به عنوان قابليتي ديگر از عنصر تك لايه ي گرافني براي كنترل موج تابيده شده به صورت مايل استفاده شده؛ اين عنصر علاوه بر انعكاس موج به تمام فضا مي تواند موج تابش را به همان جهت تابش بازتاب كند. در نهايت به عنوان آخرين كاربرد ارائه شده، متاسرفيس سه بعدي گرافني كه قابليت كنترل مجزاي موج در هر پلاريزاسيون را دارد معرفي شده است. اين متاسرفيس مي تواند با توجه به زاويه ي تابش موج، توان بازتابش موجود در هر پلاريزاسيون را به صورت متفاوت بازتاب نمايد. در اين متاسرفيس چينش عناصر براي هر پلاريزاسيون به صورت جداگانه تعريف مي شود و سطح مورد استفاده به صورت مستقل قابل برنامه پذيري مي باشد.

1397/12/26

Control of scattering electromagnetics wave from flat surface by using controlable metasurfaces in terahertz band

9/22/2019 12:00:00 AM