Çift negatif metamalzemelerin analiz, uygulama ve yeni tasarımı

Çift negatif metamalzemeler, elektrik ve manyetik geçirgenlikleri belirli bir frekans aralığında negatif olan ve yapay olarak elde edilen bileşik malzemelerdir. Bu malzemeler, genel olarak doğada bulunmayan, kendine özgü ve farklı elektromanyetik özellikler gösterebilmeleri için tasarlanırlar. Bunların fiziksel özellikleride bilinen malzemelerden farklıdır. Bu benzersiz fiziksel özelliklerinden dolayı, çift negatif metamalzemeler son yıllarda büyük ölçüde ilgi odağı olmuşlardır. Bu tezde, çift negatif metamalzemelerin özellikleri ve potansiyel uygulama alanları araştırılmıştır. Buna ilaveten, mikrodalga frekansı aralığında yeni tür metamalzemelerin gerçekleştirilmesi için bazı uygulamalar sunulmuştur.İlk olarak, çift negatif metamalzemelerin temel elektromanyetik özellikleri incelendi. Çift negatif ortam içerisindeki düzlemsel dalga, solak sistemler, çift negatif metamalzemelerin olağandışı özellikleri ve negatif kırılma kavramları detaylıca verildi. İkinci olarak, çift negatif metamalzemelerin nasıl yaratıldığı veoluşturulduğuna temel oluşturmak için, bu malzemelerin tanımı ve niteliği çalışıldı. Bu bağlamda, analitik (hypothetical, Lorentz, Drude ve soğuk plazma ortamları) ve fiziksel modeller analiz edildi. Daha sonra, çift negatif metamalzemelerin varlığında bulunan elektromanyetik dalga yayılımı çalışıldı. Bilinen yalıtkan ortam ve çift negatif metamalzemeden oluşan yarı sonsuz iki düzlemsel ortama dik ve açılı gelen dalga durumları incelendi. Teorik ve nümerik sonuçların ikiside verildi. Bundan sonra, iki farklı yalıtkan ortam arasına yerleştirilmiş çift negatif metamalzeme dilimi çalışıldı. Buna ilaveten, mükemmel mercek ve parabolik dalga kırıcı amaçlı uygulamalar için bazı simülasyonlar gösterildi. Sonra, çok katmanlı yapıların tasarım ve analizi için çift negatif metamalzemeler kullanılarak çeşitli yapılar oluşturuldu. Sırasıyla, aynalar, yüksek yansımaya sahip katman ve kaplamalar, dağıtıcı Bragg yansıtıcılar, çok katmanlı soğuk plazma dilimleri; ve bilinen yalıtkan ortamlar ile birleştirilmiş çok katmanlı soğuk plazma, Lorentz ve Drude tabakları oluşturulup bunların karakteristik özellikleri gösterildi. Çift negatif metamalzemeler içeren çok katmanlı yapıların, bilinen çok katmanlı yapılara karşı avantajları tartışıldı. Nümerik sonuçlarda, bazı frekans aralıkları için yüksek yansıma ve iletime sahip katmanlar; bant geçiren, söndürme kuşağı bandı, yansıma, iletim, çoklu bant geçiren, çoklu testere-tarak, salınım ve çoklu çentik filtre karakteristikleri elde edildi. Bu sonuçlar, yansıtıcılar, kaplamalar ve süzgeçler gibi yeni aygıt ve aletlerin üretilmesi için kullanılabilir. Sonunda, mikrodalga frekansı aralığında negatif kırılma özellikleri gösteren yeni tip metamalzemler tasarlandı. Bu yeni metamalzemler, üçgensel halka şeklindeki ucu açık (yarıklı) rezonatörler ve tel şeritler kullanılarak oluşturludu. Üçgensel halka şeklindeki ucu açık rezonatörler ve tel şeritlerden oluşan üç adet yeni metamalzeme meydana getirildi ve simülasyonu yapıldı. Tasarım ve oluşturma işlemlerinden sonra, sıcak pres (ütüleme) yöntemi ile yeni metamalzeme katmanları imal edildi. Daha sonra, yeni metamalzemelerin özelliklerini deneysel olarak gözlemlemek için bazı iletim deneylerinin yapımı sağlandı. Bu yeni malzemeler, mikrodalga, milimetre dalga ve optik sistemlerde çift negatif metamalzemelerin çeşitli potansiyel uygulamalarında kullanılabilirler.