Savunma sanayi uygulamalarında termal kamuflaj gerçekleştirmek için metamalzeme anten tasarımı

Kamuflaj teknoloji olarak, renk kontrolü, kızılötesi imza modülasyonu ve soğurum (yansıma bastırma) yoluyla görünür, orta kızılötesi ve radar spektrumlarında düşük görülebilirlik elde etmeyi içerir. Bu doğrultuda kullanılan doğal (geleneksel) malzemelerin optiksel verimlerinde sınırlamaları vardır. Optiksel uygulama çalışmaları için gerektiği kadar verimli değildirler veya kullanılamayacak kadar hacimlidirler. Geleneksel malzemeleri de yapısında bulunduran ancak çeşitli geometrik tasarımlarda olan metamalzemeler ise geleneksel malzemelere göre çok daha verimli performans sergileyebilen yapıların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Mükemmel ışık soğurucuları ışığı yapılarında hapsedebilmek için yarı iletken, metal veya farklı soğurma özelliği olan bir katmana ihtiyaç duyarlar. Çalışmamızda düzlemsel metal-yalıtkan (Ag-Si) metayüzey üzerine halka metal-yalıtkan (Ag-ITO) şeklinde sıralanmış katmanlardan oluşan yeni bir Metal-Yalıtkan-Metal-Yalıtkan (MYMY) metamalzeme tasarımı yapılmıştır. Önerilen metamalzeme tasarımı, kızılötesi dalga boyu aralığı 800 ile 12000 nm olan spektral bölge için incelenmiştir. Spektral özellikler sonlu farklar zaman alanı (FDTD) yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Bu tasarım ile, kısa dalga kızılötesi (SWIR) ve ışınımsal soğutmayla uyumlu termal kamuflaj uygulamaları için geçirgen olmayan kızılötesi aralığında (NTIR) atmosferik pencerelerde düşük emisyon korunmuştur. Bununla birlikte MYMY yapısı ile soğurum tepe noktaları atmosferik soğurum pencereleriyle (SWIR'da ve NTIR'da) mükemmel bir şekilde eşleşen iki adet geniş bant ile mükemmel soğurumlar elde edilmiştir. Üstelik önerilen yapı, düzlem içi simetrik bir tasarıma sahip olduğundan polarizasyona duyarsızdır. Numerik simülasyon teknikleri kullanılarak yapının optik performansı optimize edilmiştir. Nanoyapı ile havanın empedans değerleri karşılaştırılmış ve mükemmel uyum sağladığı, ayrıca ortalama soğurum değerlerinin MWIR ve LWIR bölgelerinde arzu edilen değere çok yakın olduğu gösterilmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen yapı, çeşitli uygulamalarda termal emisyonları yönetmek için ayarlanabilir ve yüksek verimli bir çözüm sunmakta olup, gizlilik teknolojisi alanında önemli bir yenilik olarak yer almaktadır.