Metamalzemeler, bakışımsız ortam ve mikrodalga uygulamaları
Metamaterials, chiral media and microwave applications
Yazar: FURKAN DİNÇER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMİN ÜNAL
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enformatik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Metamalzemeler; doğada bulunmayan, negatif kırılma gibi ayrıcalıklı ve egzotik elektromağnetik (EM) özelliklere sahip periyodik yapıda tasarlanmış malzemelerdir. Bu malzemeler elektromağnetik pelerin, sensör, sinyal emilimi, anten vb. çok sayıda potansiyel uygulama alanlarına sahiptir. 
Bu tez çalışmasında metamalzemelerin potansiyel uygulama alanları ile ilgili analitik, nümerik ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yapılan tüm çalışmalarda, farklı geometrik şekilli birim elemanlardan oluşan yapay ortamların mikrodalga ve terahertz frekans aralığında efektif dielektrik permitivite (ε) ve efektif mağnetik geçirgenlik (μ) özellikleri göz önünde bulundurulmuştur. Nümerik çalışmalar için FIT metodu tabanlı CST simülatörü, deneysel çalışmalar için ise Agilent E5071B ENA RF, AGILENT E8362B PNA ve R&S ZVL6 Vektör Network Analizörleri ve bunlara bağlı mikrodalga horn antenler kullanılmıştır. 
Farklı geometrik yapılar kullanılarak elde edilen metamalzemeler ile ilgili; optik aktivite, yansıma ve iletim parametreleri, negatif kırılma indisi gibi özellikler nümerik ve deneysel olarak incelenmiştir. Elde edilen metamalzeme yapıların sinyal emici özellikleri de ayrıca incelenmiştir. 
Bu çalışmada kullanılan yapıların efektif dielektrik permitivite (ε), efektif mağnetik geçirgenlik (μ) ve bakışımsızlık parametresi gibi özellikleri Nicolson Ross Weir yöntemi kullanılarak s-parametrelerinden elde edilmiştir. 
Bakışımsızlık parametresi küçük yeni jenerasyon metamalzemeler kullanılarak lineer polarize dalgaların asimetrik iletimi ve dinamik polarizasyon dönüşümü ile ilgili uygulamalar yapılmıştır. 
Ayrıca, metamalzeme tabanlı mükemmel sinyal emilim uygulamaları, metamalzeme tabanlı güneş hücresi uygulaması, metamalzeme tabanlı sensör uygulamaları, bakışımsız metamalzeme tabanlı mikroşerit anten uygulaması çalışmaları ayrıntılı olarak incelenmiş, analiz edilmiş ve gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Metamaterials; having distinctive exotic electromagnetic (EM) properties such as negative refraction which cannot be found in nature, are designed in a periodic structure. These materials have many potential application areas like electromagnetic cloak, sensor, signal absorption, antenna and so on. 
In this thesis, analytical, numerical and experimental studies about the potential application areas of metamaterials are performed. In each work, effective dielectric permitivity (ε) and effective magnetic permeability (μ) of geometrical structures at microwave and terahertz frequencies are considered. CST simulator based on FIT method is used for numerical studies and Agilent E5071B ENA RF, AGILENT E8362B PNA and R&S ZVL6 network analyzers and horn antennas are used for the experimental works. 
Related to the various metamaterials obtained using different geometric structures, characteristics, such as optical activity, reflection and transmission parameters, and negative refractive index were investigated numerically and experimentally. Signal absorbent properties of the resulting metamaterial structure was also investigated. 
Efective dielectric permittivity (ε), efective magnetic permeability (μ) and chirality values used in this work are retrieved from s-parameters using Nicolson Ross Weir method. 
Using new generation small chiral metamaterials, asymmetrical transmission and dynamic polarization conversion related to linearly polarized wave was also investigated. 
In addition, metamaterial-based excellent signal absorption applications, metamaterial based solar cell application, metamaterial-based sensor applications, chiral metamaterial-based microstrip antenna applications were examined, analyzed and realized.