Yapay periyodik yapılarda ışığın davranışının sayısal ve deneysel çözümlenmesi
Numerical and experimantal analysis of behaviour of light in artifical periodic structures
Yazar: TUĞÇE DEMİRSOY
Danışman: PROF. DR. BARIŞ AKAOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektromanyetik dalgalar = Electromagnetic waves ; Elektromanyetik saçılma = Electromagnetic scattering ; Fotonik kristaller = Photonic crystals ; Frekans seçen yüzeyler = Frequency selective surfaces ; Optik yansıma = Optical reflection ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants

Özet:
Bu tez çalışmasında yapay periyodik yapılarda ışığın davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasına ilk olarak periyodik noktasal kusurlara sahip bir fotonik kristal yapıda ışığı yavaşlatabilen ve hapsedebilen bir optik ara bellek tasarımıyla başlanmıştır. Bu yapının anlaşılması için fotonik kristalin frekans bantları incelenmiştir. İkinci olarak halka şeklinde hava boşluklarına sahip başka bir fotonik kristal yapıda ışığın hangi yönde ilerleyeceği dalga vektör diyagramlarından alınan sonuçlar doğrultusunda belirlenmiştir. Son olarak frekans seçici yüzey özelliği gösteren iki farklı periyodik yapı içerisinde elektromanyetik spektrumun mikrodalga radyo frekans bölgesinin alt bandı olan 8-12 GHz frekans değerlerine karşılık gelen X-bantta ışığın davranışı incelenerek iletim ve yansıma özellikleri öncelikle Comsol Multiphysics Software yardımıyla simülasyon olarak elde edilmiş daha sonra da deneysel olarak gözlenmiştir. Her dört çalışmanın ortak noktası ise farklı çalışma frekanslarında optik ve mikrodalga frekans bölgesinde periyodik yapılarda ışığın davranışının incelenmesidir.

Anahtar Kelimeler: Fotonik kristal optik ara bellek, Işığın doğrultulması, negatif kırılma, metamalzeme, yapay periyodik malzemeler, frekans seçici yüzeyler, soğurucu metamateryaller, elektrik rezonatör soğurucu metamateryal

Abstract:
In this thesis study light behaviour was investigated in artificial periodic structures. Firstly this study has been started with a photonic crystal structure having point defects and with design of an optical buffer layer having capability of slowing down and storing the light. To understand this structure, the frequency band of the photonic crystal were analysed. Secondly direction the light propagation was determined due to wave vector diagram in a silicon annular photonic crystal structure. Subsequently, two different frequency selective surfaces were designed to calculate the transmission and reflection properties are calculated through Comsol Multiphysics Software simulations. After obtaining the results of simulations, experimental measurements were carried out at X-band (8-12 GHz). The behaviour of light and propagation direction were studied in optic and microwave frequency range for the four different periodic metamaterial structures. Consequently, it is shown how to control the light propagation and behaviour in this type periodic metamaterials. 

Key Words : Photonic crystal optic buffer storage, Collimated light, Collimation, Negative refraction, Metamaterial, Periodic artificial structures, Frequency selective surfaces, Absorber metamaterials, Electric rezonator absorber metamaterial