Waveguiding of electromagnetic waves and investigation of negative phase velocity in photonic crystals and metamaterials

Dielektrik ve metalik yapılar olan Fotonik Kristaller (FK) ve Metamalzemelerde elektromanyetik dalgaların yayılımı incelenmiştir. Mikrodalga frekanslarında bu yapıların uygulamaları gösterilmiştir. Bahsedilecek çalışmaların ilkinde, Dereceli kırınım indisine (Dİ) sahip FK'in gelen dalgaların tek bir noktaya odaklanmasında kullanılabileceği gösterilmiştir. FK periyodu a olmak üzere, Rezonans Genişliği (Full Width Half Maximum, FWHM) 9.2a olacak şekilde gelen dalga için Dİ FK'in sağladığı nokta büyüklüğü çevirim oranı 3.9 olarak ölçülmüştür. Dİ FK yapısının yine FK dalgakılavuzları için olarak verimli bir giriş eşleyicisi olarak iş göreceği görülmüştür. Dİ FK'in, dalgakılavuzunun 18GHz'deki eşleşme verimliliğini 5dB'nin üzerinde arttırdığı deneysel olarak gözlemlenmiştir. Bu yöntem, ışığı ileten devrelerle FK arasında giriş eşlemesinde yaşanan kayıpları azaltmaya yarayabilir. FK, frekans ve örgü değişkenlerinin uygun şekilde ayarlanmasıyla ikili kuşak geçirgen ya da kuşak durduran uzamsal süzgeç olarak da kullanılabilir. Düzlem dalga uyarımları için, geliş açısından bağımsız olarak Fabry-Perot rezonansından kaynaklanan geniş bir uzamsal filtrelemenin gerçelliği gösterilmiştir. Gauss Işını uyarımında gelen dalganın açısal dağılımının etkisi incelenmiştir. Eş frekans eğrilerinin yorumlanmasıyla, düzlem olmayan dalga uyarımları için geliş ve gözlem alanlarında uzamsal süzme sayısal ve kuramsal olarak açıklanmıştır. Kuşak durdurma özelliği yanında uygun yapıların yani çiftli yüzey yapısının kullanımıyla FK'in saçılım özellikleri ayarlanabilir. Bu yüzey tabakası, yüzey dalgalarını destekleyerek elektromanyetik dalgalar için bir dalga kılavuzu vazifesi görür. Işık çizgisinin üstüne denk gelen frekanslarda yüzey dalgalarının geriye doğru sızan dalgalar şeklinde ışımasıyla çıkış açısının 0º ile 70º değerleri aralığında frekansa bağlı yönlendirme yapılabilmektedir. Sızan dalga ve geriye doğru ışıma davranışları sol elli davranışa (SOD) sahip Metamalzemeler ile benzerlik göstermektedir. Metal balık ağı (MBA) yapılarında gerçekleşen eksi kırınım (EK) bu tür metamalzemelerde görülen SOD özelikleri ışığında incelenmiştir. MBA desenli levhalardan oluşturulan bir kamada ölçülen EK, çıkarım analizinden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Metamalzemede tektürleşmenin sınırları incelenmiştir. MBA değişkenleri ile SOD arasındaki ilişki, manyetik rezonans frekansı olan 14.3 GHz (?m) incelenmiş ve örneğin levhalar arası mesafe as=?/10.5'ten (2mm) as=?/4.2'ye (4mm) artarken EK indisinin -1.8'ten -1.3'e düştüğü görülmüştür. MBA yapılarının LC (indüktör ve sığa) rezonatör davranışı yanında TEM dalgakılavuzu özelliği taşıdığı ve ?m'da bir boyutlu iletim hattı olarak çalıştığı ortaya konmuştur.