21983

21983

طراحي متاسرفيس هاي كنترل‌پذير گرافني پيكسلي در باند تراهرتز به روش بهينه‌سازي

كارشناسي ارشد

مخابرات - ميدان

1398/8/28

دكتر علي عبدالعالي

برق

با توجه به ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد گرافن از جمله قابليت تنظيم رسانايي آن توسط تغيير پتانسيل شيميايي مي‌توان از آن در تحقق فرامواد و فراسطح هاي جديد با كاربردهاي متنوع و خاصيت مهم تنظيم‌پذيري بهره برد. در اين پايان‌نامه روشي جديد براي طراحي فراسطح هاي گرافني پيكسلي معرفي‌شده است. اين روش، مسير مستقيمي براي پيدا كردن سلول واحد مناسب كه بتواند فاز بازتابش را به‌صورت لحظه‌اي در باند فركانسي تراهرتز تغيير دهد معرفي مي‌كند. در ابتدا، سلول واحدي با 4 پچ گرافني مجزا پيشنهاد شده است كه با بهينه‌سازي روي پتانسيل شيميايي اين پچ هاي گرافني به دو سلول واحد با فاز بازتابش 0 و 180 درجه رسيده و از آن براي پخش و جذب موج تراهرتزي بهره برده‌ايم. سپس براي افزايش قابليت كنترل موج، سلول واحد دوبيتي با همان مشخصات سلول واحد اوليه طراحي كرده و به‌وسيله‌ي آن فراسطحي چندكاربردي باقابليت پيكربندي مجدد براي تغيير امواج الكترومغناطيسي تابشي در بازگشت از فراسطح با كاربردهاي پرتو گردابي متمركزشده، پرتو بسل منكسرنشونده و گمراه‌كننده طراحي كرده‌ايم. در پايان نيز با تعريف سلول واحد جديد و اعمال بهينه‌سازي روي انرژي فرمي تك تك گرافن هاي موجود در آن مبدل قطبشي طراحي كرده‌ايم كه مي‌تواند موج تابشي با قطبش خطي را در بازتاب از فراسطح بدون تغيير برگرداند يا به موج با قطبش دايروي راست‌گرد و يا دايروي چپ‌گرد (صفحه‌ي ربع موج) تبديل كند. به‌علاوه اين‌كه امكان چرخش موج به‌اندازه‌ي دو برابر زاويه‌ي موج تابشي در آن فراهم باشد (صفحه‌ي نيم موج).

1399/04/11

Tunable Pixlated Graphene Metasurfaces Design in Terahertz Band by Optimization Method

11/18/2020 12:00:00 AM

Due to graphene special features such as capability of tuning surface conductivity via changing its chemical potential, one can utilize it in novel metamaterial and metasurface realization with various applications and the significant characteristic of tunibility. In this thesis, a new method for designing graphene-based pixelated metasurfaces is introduced. This method suggests a straightforward approach for designing the proper unit cell by utilizing graphene tunable pixels which can control the reflection phase in a real time manner at terahertz frequencies. At first a unit cell composed of four distinct graphene patches is proposed . by optimizing the chemical potential of graphene patches we obtained two unit cells with reflection phases of 0 and 180 and use it for diffusion and absorption of terahertz waves. Then for enhancement of wave manipulation a two bit unit cell with similar characteristic to first unit cell is proposed and utilized for multifunctional reconfigurable metasurface design to manipulate electromagnetic wave in the half-space and generate converged vortex beam,non-diffractive Bessel beam,and electromagnetic bump illusion. At the end by introducing a new unit cell and performing optimization on chemical potential of graphene patches we proposed a polarization convertor that can dynamically switch its functionalities among linear to circular(quarter wave plate),linear to linear(half wave plate) and mirror reflection.