Optically transparent metamaterial RF absorbers

Metamalzeme alanındaki yenilikler, düz mikrodalga soğuruculara geniş bantta soğurma, düşük kalınlık (çalışma frekansı bandındaki en büyük dalga boyu cinsinden) ve polarizasyondan bağımsızlık gibi yüksek performanslı mikrodalga soğurucular için zaruri olan özgün özellikler sağlamıştır. İlaveten, mikrodalga soğurucular için görünür bölgede yüksek optik geçirgenlik ve mekanik dayanıklılık gibi ek özellikler kazandırmak radar izi düşük pencere uygulamalarının önünü açmıştır. Ancak tüm bu kritik özelliklere tek bir tasarımda ulaşmak oldukça zordur. Bu tezde, bu zorluğu adreslemek üzere, optik geçirgenliği yüksek, geniş bantta ve polarizasyon açısından bağımsız, metamalzeme tabanlı çok ince (kalınlık = 0.079 λL; λL: en yüksek çalışan dalgaboyu) bir mikrodalga soğurucu önerilmiş, tasarlanmış ve ölçümlerle doğrulanmıştır. Tasarım, tamamı yüksek optik geçirgenlik sağlayan alt ve üst katman indium tin oxide (ITO) filmlerinin arasına sıkıştırılmış bir polymethyl methacrylate (PMMA) dielektrik katmanından oluşmaktadır. Alt ITO katmanı bir topraklama yüzeyi olarak davranmakta ve mikrodalga geçirgenliği yüksek oranda azaltmaktadır. Diğer taraftan, üst ITO filmi sahip olduğu özgün şekiller sayesinde belirli bir frekans bandı için mikrodalga yansımalarını mümkün olduğu kadar düşürmektedir. Bu ITO şekilleri özgün bir tasarım metodolojisi ile elde edilmiştir. Bu mikrodalga soğurucu tasarımlarına özgü bir üretim süreci geliştirilmiş ve prototipler üretilmiştir. Üretilen prototipin mikrodalga soğurma performansı deneysel olarak ölçülmüş ve simülasyonlar ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, tasarlanan soğurucunun %90 ve üzeri soğurma değerlerini 4.4-11.2 GHz bandında ve %95 ve üzeri soğurma değerlerini 4.8-10.6 GHz aralığında sağladığını göstermektedir. Ayrıca, üretilen so˘gurucunun polarizasyon açısından bağımsız olduğu ve sayısal tahminleri doğrular nitelikte, %90 ve üzeri soğurma değerlerini 60°'ye kadar TM ve 40°'ye kadar TE polarizasyonları için koruduğu görülmüştür. Mikrodalga karakterizasyonu yanında görünür bölgedeki optik geçirgenliğin, test edilen soğurucular için ortalama %65 olduğu ölçülmüştür. Tüm bunlar, önerilen tek katman dielektrikten oluşan, optik geçirgenliği yüksek, geniş bant ve polarizasyon bağımsız mikrodalga soğurucuların sahip oldukları 0.079 λL rekor oransal kalınlık değeriyle radar izi düşük pencere uygulamalarında kullanılmak üzere mükemmel bir aday olabileceğini ortaya koymaktadır.