Metamalzeme tabanlı çok bantlı mükemmel soğurucu ve uygulamaları
Metamamaterial based multi-band perfect absorber and its applications
Yazar: RAFETTİN AYTEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HABİBE DURMAZ SAĞIR
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Negatif kırılma indisine sahip olan metamalzemeler elektromanyetik dalgayı manipüle edebildikleri için son yıllarda birçok araştırma alanına konu olmuştur. Metamalzemeler metal-dielektrik-metal katmanlardan oluşan olağanüstü özelliklere sahip yapay bir malzeme olması nedeniyle elektromanyetik spektrumun istenilen bölgesinde çalışacak şekilde dizayn edilebilirler. Doğada bulunan malzemelerle geliştirilen cihazların çalışma aralığı malzemeye özgün yasak bölge enerjine bağlı olduğundan geliştirilen cihazların çalışma frekansı yasak bölge enerjisiyle kısıtlı olmaktadır. Bu kısıtlamanın metamalzemeler ile aşılabilmektedir.  Bu tez çalışmasında metamalzemelerin uygulama alanları incelenerek metamalzeme tabanlı mükemmel bir soğurucunun dizaynı, üretimi ve spektral yanıtı verilmiştir. Bu tezde sunmuş olduğumuz mükemmel soğurucunun tasarımı için sonlu zaman uzayında zamansal farklar (Finite Difference Time Domein, FDTD) programı kullanılmıştır. Tasarladığımız ve ürettiğimiz mükemmel soğurucu orta-kızıl ötesi bölgede üç farklı soğurum bandı vermektedir ve bu üç bant birbirinden bağımsız olarak statik bir şekilde üzerinde bulunan antenlerin geometrik parametrelerinin değiştirilmesi ile istenilen frekans değerinde ayarlanabilmektedir. Deneysel olarak elde ettiğimiz sonuçlar numerik sonuçla ile uyumludur. Bulduğumuz sonuçlar önerdiğimiz mükemmel soğurucunun sensor, optik filtre ve fotodetektör gibi alanlarda kullanımının önünü açmaktadır.

Abstract:
Metamaterials with negative refractive indices have been the subject of many research areas in recent years, as they can manipulate electromagnetic waves. Metamaterials can be designed to work in the desired region of the electromagnetic spectrum since they are artificial materials with extraordinary properties. Since the operating range of the devices based on natural materials is dependent on the band gap energy, the operating frequency of the proposed devices is limited to this energy band. This limitation can be overcome with metamaterials. In this thesis, the application areas of metamaterials are investigated and the design, fabrication, and spectral response of a metamaterial-based perfect absorber are given. temporal differences in finite time-space (Finite Difference Time Domain, FDTD) program is used to design of the perfect absorber. Our developed perfect absorber shows three different absorption bands in the mid-infrared region, and these three bands can be adjusted independently of each other at the desired frequency by changing the geometric parameters of the antennas. Our experimental results are in good agreement with the numerical results. Our findings reveal that the developed perfect absorber can be used in many potential areas such as sensors, optical filters, photodetectors, etc.