آزمایشگاه سیگما

دانشگاه تهران

آزمایشگاه سیگما

آزمایشگاه سیگما

نانو کامپوزیت های غیر مغناطیسی، دارای ضریب شکست منفی در برابر امواج نور و مادون قرمز

مواد پلاسمونیکی با ساختار نانویی را به عنوان سیستمی غیر مغناطیسی با ضریب شکست منفی در فرکانس های نوری و نزدیک مادون قرمز استفاده می کنیم .در تضاد با مواد معمولی با شکست منفی، طراحی ما به تناوب در ساختار نیاز ندارد و بنابراین وجود معایب ساخت، بر عملکردش تاثیر به خصوصی نخواهد داشت.

 

در آخر هم این نکته را یاد آوری می کنیم که ما در اینجا محاسبات ریاضی خود را بر پایه ی معادلات ماکسول انجام خواهیم داد.

1) مقدمه

پیشرفت های نوین در زمینه ی شیوه های ساخت مواد مصنوعی، منجر به ظهور محیط های مادی با ضریب شکست منفی شده است. محیط های مزبور در یک بازه ی فرکانسی (در اینجا فرکانس مربوط به امواج نوری و مادون قرمز)، گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی منفی دارند. مواد چپ گرد یا LHM(Left-Handed Materials) موادی با این ویژگی هستند واولین بار توسط وسلاگو در سال 1967 به طور نظری مورد مطالعه قرار گرفتند. بر طبق معادلات ماکسول، در این مواد، بردار میدان الکتریکی، بردار میدان مغناطیسی و بردار موج، یک دستگاه چپ گرد تشکیل می دهند؛ بنابراین بردار پوینتینگ و بردار موج، جهت های مخالف دارند.به همین دلیل وسلاگو این مواد را مواد چپ گرد نامید.

اما فقدان چنین ماده ای با این ویژگی به صورت طبیعی، موجب شد که این موضوع تا سال 1999 که امکان ساخت مواد با گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی منفی فراهم آمد، بررسی نشود. این مواد ویژگی های نامتعارفی از خود نشان می دهند که از آن جمله می توان به ضریب شکست منفی، اثر دوپلر وارون و .. اشاره کرد.

مواد با ضریب شکست منفی یا NIM (negative refractive index materials ) نام دیگری است که بر روی مواد چپ گرد(LHM) می گذارند.

شکل زیر، شکست نور در مرز دو محیط با ضریب شکست مثبت و منفی را نشان می دهد:

اخیرا، پاسخ الکترومغناطیسی مواد با ضریب شکست منفی (NIM)  توجه زیادی را به خود جلب کرده است. پدیده های نوری که جدیدا دانشمندان به آن ها پی برده اند و پیش بینی شده است، در چنین سیستم های منحصر به فرد رخ دهند(مانند NIM)، شامل نقض قانون اسنل، اثر دپلر، اثر چرنکوف، ابیراهی نوری و  هم چنین برانگیختن انواع موج های غیر خطی و صفحه ای جدید می باشند. ولی به طور خاص، محقق ساختن NIM ها امکان ساخت انواع لنزها، منشورها، تکنیک های لیتوگرافی جدید، رادارهای جدید، سنسورها و سیستم های مخابراتی را فراهم می کنند.

با این حال، علیرغم مزایای بیشمار NIM، فقط برای رنج طول موجی مربوط به امواج نوری و مادون قرمز دارای ضریب شکست منفی بوده و تمام تحقیق های علمی در مورد NIM ها ، تا به امروز، به فرکانس های گیگا هرتز محدود شده است.

تا به امروز دو روش کلی برای طراحی  NIM  بیان شده است:

1- اولین مورد بیان می کند که اگر ماده همزمان دارای ثابت دی الکتریک منفی و ضریب نفوذپذیری مغناطیسی منفی باشد. حتما دارای ضریب شکست منفی خواهد شد. پس  با ساخت سیستمی با این دو ویژگی، NIM حاصل می شود.

2- دومین مورد، استفاده از کریستال های فوتونیک به عنوان ماده ی پایه، برای ساخت NIM است.

برای اینکه بتوانیم نقص های روش های قبلی برای طراحی NIM را تقریبا حذف کنیم، ما در اینجا یک طراحی دیگر را برای ساخت NIM بیان می کنیم. در این طراحی دیده می شود که ترکیب کردن ثابت دی الکتریک و موجبرِ صفحه ای ناهمسانگرد،  سرعت فازی منفی مورد نیاز را در سیستم به دست می دهد. ما در اینجا توضیحات مفصلی را راجب به طراحی پیشنهادی برای NIM بیان کرده و در مورد اثرات مربوط به مرزهای موجبر،بحث خواهیم داشت. هم چنین چند ماده ی نانوساختار را که برای فرکانس های امواج نوری و مادون قرمز دارای ضریب شکست منفی هستند را معرفی خواهیم کرد.

2) شکست منفی درموجبرهای به شدت ناهمسانگرد

در این جا موج، در یک موجبر صفحه ای (دو بعدی ) انتشار پیدا می کند (شکل 1). دیواره های موجبر درناحیه ی |x| > d/2 قرار می گیرند و انتشار موج در این سیستم در صفحه ی y-z است. هسته ی موجبر ماده ای مشابه و غیر مغناطیسی (μ = 1) فرض می شود که دارای یک ثابت دی الکتریک ناهمسانگرد با گذردهی های  دی الکتریک ε و εǁ است که موازی  و عمود بر محور نوری (optical axis) هستند.

جهت محور نوریِ( C) هسته ی ماده، عمود برجهت انتشار موج در ماده فرض می شود(Cǁx). بنابراین، علیرغم ناهمسانگردی سیستم، ضریب شکست موثرِ انتشار در موجهای صفحه ای، کاملا همسانگرد خواهد بود.

شکل1: شماتیکی از پیکربندی سیستم غیر مغناطیسی با شکست منفی

 

هر انتشار موج در سیستم را می توان با یک ترکیب خطی از مدهای موجبر جایگزین کرد. یک مد منحصر به فرد، به وسیله ی ساختارش در طول جهت محور نوری و پلاریزاسیونش تعریف می گردد. دو نوع متفاوت از مدها در اینجا معرفی می شوند. در مد نوع اول (به عنوان موج های TE مشخص شده اند)،جهت بردار E، عمود بر محور نوری است. انتشار این موج ها به صورت کامل به وسیله ی ثابت دی الکتریک  εǁتوصیف می شوند. ولی در مد نوع دوم (به عنوان موج های TM مشخص شده اند)، جهت بردار H، عمود بر محور نوری است. وجود این موج های TM برای NIM توصیف شده در این ارایه، بسیار لازم و ضروری است.

در نتایج آنالیزی ارایه شده در زیر، ما خود را به یک انتشار تک- مد محدود می کنیم.این نکته را یادآور شویم که علیرغم وجود این محدودیت، اطلاعات کاملی را درباره ی خصوصیات خطی ساختار موجبر ارایه می کنیم. در واقع، همان طور که در بالا به آن اشاره شد،  هر بسته ای از موج (wavepacket) در سیستم، می تواند با ترکیب خطی از مدهای گفته شده جایگزین شود. در شبیه سازی های عددی در بخش 4، ما از این ویژگی برای بررسی عملکرد تصویری سیستم استفاده می کنیم.

 موجبر با دیوارهای کاملا هادی

در این شکل، نمونه ای از هر دو مد TE و TM و جهت انتشار آن ها نشان داده شده است. همان طور که گفته شد، مشاهده می کنیم که بردار E در مد TE و بردار H در مد TM، بر محور نوری عمود هستند. عناصر میدان های الکتریکی و مغناطیسی را در مختصات (x,y,z) برای مد TE (ordinary wave) و مد TM (extraordianry wave) ، می توان به وسیله ی عبارات زیر بیان کرد:

در معادله ی (1)،که در آن ωو c به ترتیب برابر فرکانسِ زاویه ایِ تابش در فضای آزاد و سرعت نور در خلا هستند. و هم چنین  علامت پریم، نشان دهنده ی مشتق نسبت به مختصات x است. میدان

            

از طریق معادله ی زیر بدست می آید :

 

حل معادله ی بالا، مجموعه ای از مدها را عرضه می کند :

 

 

جایی که m یک عدد صحیح می باشد. و پارامتر κ، ساختار مد را در جهت محور x نشان می دهد. هر مدِ موجبر دارای یک رابطه ی انتشار مربوط به خود است که برابر است با :

 

جایی که :

 

در رابطه ی (3)، با توجه به اینکه ky ، kz و k اعدادی حقیقی هستند، رابطه، زمانی برقرار است که پارامتر های ε  و v ، هم علامت باشند. درواقع اینگونه می توان گفت که زمانی موج در موجبر منتشر خواهد شد که این دو پارامتر هم علامت باشند و در غیر این صورت موجی منتشر نخواهد شد. مثبت بودن هم زمان این دو پارامتر زمانی رخ می دهد که هسته ی موجبر ماده ای با دی الکتریک همسانگرد باشد و منفی بودن هم زمان این دو پارامتر فقط در حالتی رخ می دهد که موج TM در ماده ای ناهمسانگرد منتشر شده باشد که در طی توضیحات بعدی سعی می کنیم که این موضوع را اثبات نماییم.

شکل زیر ، کل مباحثگفته شده تا به الان را پوشش می دهد:

با توجه به مطالب گفته شده، مد سیستم که در اینجا توصیف شده است، به اجزای طولی میدان وابسته شده است (ساختار مد در جهت محور x توصیف شده است). برای داشتن دید بهتر از تصویر فیزیکی مد انتشار، ما در این قسمت با فرض اینکه  دیوارهای موجبر کاملا هادی هستند، نتایجی را بیان می کنیم. در این مورد، انرژی EM به هسته ی موجبر محدود شده و میدان طولی، دارای مشخصه ی سینوسی یا کسینوسی است که بسته به تقارن نسبت به صفحه ی x=0 ، اگر متقارن باشد κ = 2m + 1π/d و اگر نامتقارن باشد κ = 2πm/d است.(با فرض اینکهm عدد صحیحی است که عدد مد نامیده می شود). اگر دیوارهای موجبر کاملا هادی نباشند، به علت محدود کردن هدایت ماده ی موجبر و برای مواردی که در آنها از فلزهایی مانند (Ag,Al,Au)  برای دیوارهای موجبر در فرکانس های نزدیک مادون قرمز تا THz استفاده می شود، سیستم دچار آشفتگی هایی خواهد شد.نتایج حاصل از این آشفتگی ها در قسمت 2b بیان می شود.

میدان الکتریکی (UE)و مغناطیسی (UH)، در مقدار چگالیِ انرژی مد سیستم در ماده، سهیم هستند. چگالی انرژی میدان الکتریکی و مغناطیسی به ترتیب با روابط زیر داده می شوند(ستاره های نشان داده شده در روابط، مزدوج عدد مختلط هستند):

با استفاده از ساختار یک مد ساده برای موج های TE و TM، به این نتایج رسیدیم:

جایی که A صفر برابر دامنه ی مد است. با توجه به شباهت بین سیستم موجبری که در اینجا توصیف شده است و انتشار در فضای آزاد، انرژی EM هر انتشار موجی، همیشه مثبت است و عناصر انرژی هر دو میدان های الکتریکی و مغناطیسی در تشکیل انرژی EM سهیم هستند .

این موضوع نیز دیده می شود که مد TE از بعضی جهات بسیار شبیه به  انتشار موج صفحه ای متعارف در دی الکتریک همسانگرد است. برای مثال، (1) چگالی انرژی موج TE دقیقا با چگالی انرژی موج های صفحه ای برابر است؛ (2) در ماده با εǁ  <0  ، انتشار موجی وجود ندارد. ولی در تضاد با مد TE ، علامت ثابت دی الکتریک به تنهایی، بر روی انتشار مد TM محدودیت ها را تحمیل نمی کند.

دیگر مشخصه ی مهم انتقال انرژی در سیستم EM، میانگین شار انرژی داده شده به وسیله ی عناصر انتشارِ بردار پوینتینگ است.

با انتخاب محورz به عنوان جهت انتشار موج، بدست می آوریم :

این موضوع به صورت واضح از روی معادله ی (6) دیده می شود که رابطه ی بین جهت kz و شار انرژی به وسیله ی علامت ثابت دی الکتریک، تعریف می گردد.ε مثبت، انتشار n>0 را نتیجه می دهد و هنگامی که ε منفی باشد دلالت بر حالت NIM دارد.

با دو دلیل مد باید از نوع TM باشد:

دلیل اول : اگر به معادله ی (4) دقت کنید، مشاهده می کنید که برای مد TE بایدεǁ    انتخاب شود. حال باید امتحان کنیم که آیا پارامترهای ε  و v ، می توانند با هم منفی شوند یا اینکه این امکان وجود ندارد. خوب مشاهده می کنیم که اگر پارامتر εǁ    ، منفی باشد. پارامتر v همواره مثبت خواهد شد و لذا این امکان وجود ندارد که این دو پارامتر با هم منفی شوند.ولی اگر دقت کنید برای مد TM این امکان وجود دارد.

دلیل دوم : با توجه به معادلات (4) و (5) و با توجه به این نکته که چگالی انرژی موج الکترومغناطیسی (EM) باید همواره مثبت باشد، می توان نشان داد که اگرεǁ  ، منفی باشد، چگالی انرژی موج در مدِ TE منفی خواهد شد و لذا موجی در ماده منتشر نخواهد شد.

بنابراین مد TE نمی تواند در ماده ای با ε  منفی منتشر شود. ولی اگر دقت کنید برای مد TM این مشکلات وجود ندارد.

پس تا اینجا پی بردیم که مد باید از نوع TM باشد. حال با ارایه ی یک دلیل اثبات خواهیم کرد که مد TM فقط باید در ماده ای ناهمسانگرد منتشر شود تا پارامتر های  ε  و v ، با هم منفی شوند :

با توجه به معادله ی (4)، نتیجه گرفتیم که مد باید از نوع TM باشد. حال برای مد TM بایدε  و v با هم منفی شوند.خوب اگر ε  منفی باشد، فقط در صورتی v می تواند منفی باشد که εǁ   ، قطعا مثبت باشد. لذا گذردهی های الکتریکی غیر هم علامت خواهند شد)<0εǁ ε(. بنابراین ماده در دو جهت عمود بر محور نوری و موازی با آن دارای دو گذردهی الکتریکی متفاوت است و بنابراین ماده ، ناهمسانگرد خواهد شد. 

تاثیرمحدودکردن هدایت دیواره ها

در این قسمت سیستمی را  توصیف می کنیم که در آن هسته ی ناهمسانگرد به وسیله ی دیواره های فلزی احاطه شده اند. خصوصیات  الکترومغناطیسی فلزات در فرکانس های بالا (گیگا هرتز) به وسیله ی دینامیک پلاسمای الکترون آزاد، بیان می شود. گذردهی موثر فلز در فرکانس های بالا به فرم زیر نوشته می شود:

جایی که ترم ثابت ε، مشارکت الکترون های مرزی را توصیف می کند،  τ ضریب تلفات برای EM،  در طی پروسه است و      فرکانس پلاسما است که در آن Ne،e و meff به ترتیب غلظت الکترون های آزاد، مقدار بار الکتریکی و جرم موثر هستند.توجه داشته باشید که برای  گذردهی فلز، منفی خواهد شد     (در این جا و قسمت پایین تک پریم ودوبل پریم به ترتیب معادل قسمت های حقیقی وموهومی هستند).

برای بیشتر فلزات مانند (Ag,Al,Au) فرکانس پلاسما در حدود 10 eV و ε  تقریبا برابر یک است واین به این معناست که      برای فرکانس های نوری تا گیگاهرتز منفی است. تلفات، که با پارامتر  داده می شود، معمولا در این رنج های طول موج، کوچک است.

مقادیر دقیق پارامتر κدر این حالت به شکل زیر بدست می آیند :

 

که در رابطه ی بالا اگر  ، معادله،  مقدار κ0 = π(2j + 1)/d را که در قسمت پیش استفاده شد، به ما می دهد.اگر  به اندازه ی کافی بزرگ باشد، می توان از تقریب هایی در معادلات صفحه ی قبل استفاده کرد. در نتیجه داریم :

تاثیر سریع چنین تغییراتی بر روی ساختار مد ، تغییرات موثر سرعتِ فازی است که به وسیله ی ضریب شکست داده می شود:

جایی که  . همان طور که در بالا توضیح داده شد، علامت ضریب شکست برای TM ، مثبت است اگر     و منفی  است اگر    .

از قسمت پیش نتیجه گرفتیم که مد TM، برای تحقق   لازم است. حال از توضیحات این بخش نتیجه می گیریم که علامت ضریب شکست برای مواد در حالتی که  ، منفی خواهد شد.                              . 

کامپوزیت هایِ نانوپلاسمونیکیِ ناهمسانگرد

در این قسمت، از ساختِ موادِ به شدت ناهمسانگرد که برای هسته ی موجبر NIM ، نیازهستند، دیدی به شما می دهیم. تعدادی از مواد مانند Bi ، موجود هستند که به طور ذاتی ناهمسانگرد می باشند ولی متاسفانه درصد ناهمسانگردی این نوع مواد از 30% بالاتر نمی رود. لذا نیاز به ساخت موادی با ناهمسانگردی بالا، بسیار دیده می شود. در این قسمت ما به بیان ساخت و ویژگی های نانو ساختارهایی که به متامتریال معروف هستند، می پردازیم . در این کامپوزیت ها، ذرات نانوساختار برای رسیدن به خصوصیات الکترومغناطیسی مطلوب از متا-اتم ها استفاده می کنند.

برای رسیدن به هدف مطلوب یعنی موادی با ناهمسانگردی بالا، ما پیشنهاد می کنیم که از ترکیب پلاسمونیک یا ذرات قطبی (جهت بوجود آوردن گذردهی الکتریکی منفی ) و ماده ی دی الکتریک با  0< ε     ، استفاده کنیم.

اگر اندازه مشخصه یِ ناهمگونی و جدایی معمولی آن ها، بسیار کوچک تر از طول موج تابشی باشد،  می توان، پاسخ الکترومغناطیسی ساختار کامپوزیت را از طریق ثابتِ دی الکتریکِ موثر effε ،  توصیف کرد:

در زیر، ما به طراحی دو متاماتریال از مواد ِکامپوزیتی به شدت ناهمسانگرد، برای رنج های طول موجی نوری و مادن قرمز می پردازیم :

 

سیستم لایه ای

این سیستمِ طراحی شده، از چند لایه پشته یِ به هم بافته یِ پلاسمونیکی ( Ag,Au,Al)یا قطبی(SiC)با       pl <0 ε ودی الکتریک( Si,GaAs…) با >0dε  ، ساخته شده است (شکل صفحه ی بعد) . لایه ها در صفحه ی x=0 بر روی هم، هم تراز هستند. برای هر لایه ی موجود، ضخامت لایه به طور قابل ملاحظه ای کوچک تر از  طول موج است . در این سیستم میانگین غلظت لایه های پلاسمونیکی، نقش مهمی را ایفا می کند و با نماد Npl  ، نشان داده می شود. برای درک بیشتر مطلب، شکل صفحه ی بعد را نگاه کنید:

شکل2: سیستمِ لایه ای

 

برای به دست آوردن گذردهی الکتریکی موثر effε  باید شرط پیوستگی میدان های الکتریکی Ey  ، Ez  وεExدر سیستم برقرار باشد. لذا خواهیم داشت:

 

در شکل ( 3)، که در صفحه ی بعد ملاحظه خواهید کرد، نمودار گذردهی الکتریکی موثر  برای 3 نوع کامپوزیت لایه گذاری شده، نشان داده شده است. ما یادآوری می کنیم که زمانی ناهمسانگردی بالا یعنی <0εǁ ε  می تواند به راحتی در سیستمِ لایه ای به دست آید، تحقق واقعی مواد با      ،   نیازمندِ NIM فرکانس بالا است که جذب خوبی داشته باشد و بنابراین در رنجِ کاربرد محدودیت هایی بوجود می آید.

 یعنی تحقق شرط     ، برای رسیدن به ناهمسانگردی بالا نیازمند NIM ی است که در فرکانس های بالا کار می کند. به همین دلیل در موقع استفاده از این NIM دچار محدودیت خواهیم شد.(چون فقط در فرکانس های بالا مورد استفاده است)

شکل3:قسمت های حقیقی (a,c,e) و موهومی (b,d,f) گذردهی الکتریکی موثر برای سیستم های لایه ای؛(a,b): پشته ی Ag-Si ؛ Npl=0.6؛ (c,d): پشته یSio2 Ag-؛ Npl=0.1؛(e,f) : پشته ی SiC-Si ؛ Npl=0.1. خطوط سیاه ( ε ) و خط تیره ها ( εǁ ) را نشان می دهند.

 

ساختار سیمی هم تراز 3.B

آرایه ای از نانوسیم هایِ هم تراز، با<0  plε ، در دی الکتریک میزبان با>0 dε ، قرار گرفته اند (شکل 4 الف  را مشاهده کنید). شرایط مرزی مورد نیاز ، پیوستگی میدان Ex در طی حل معادلات در صفحه ی y-z است. زمانی که محاسبات با استفاده از روش های عددی مشکل باشد، می توان با تقریب های ماکسول- گارنت به نتایج زیر دست یافت:

 

جایی که    ، میدان داخلی پلاسمونیک و E0  ، میدان تحریک است.

شکل 4:(a) شماتیکی از ساختار سیمی توضیح داده شده در متن. (b-c) مقایسه ی   ،
 محاسبه شده با استفاده از معادله یِ (14) صفحه ی قبل (خطوط سیاه) و مقادیر  به دست آمده از حل معادلات ماکسول با روش های عددی (نقطه ها) ؛ نمودار (
b) بر حسب plεو نمودار (c) بر حسبNpl    است.

برای نشان دادن اعتبارِ تقریب های استفاده شده در معادله یِ( 14) صفحه ی (17)، ما از روش های عددی برای حل معادلات ماکسول استفاده کردیم تا بتوانیم این دو را با هم مقایسه نماییم. شکل(4) صفحه ی قبل به خوبی هم پوشانی نتایج حاصل از هر دو روشِ  حل عددی و آنالیزِ همراه با تقریب را نشان می دهد. 

 نمودار گذردهی الکتریکی موثر برای چند ماده ی کامپوزیتی در شکل (5) نشان داده شده است. این نکته را بیان کنیم که در تضاد با سیستم لایه ایِ توصیف شده در اسلاید های قبل، کامپوزیت های سیمی دارای جذب کمی در برابر امواج مادون قرمز هستند.

شکل 5: قسمت های حقیقی (a,c) و موهومی (b,d) گذردهی الکتریکی موثر برای سیستم های سیمی؛ (a,b) :ساختار  Ag-SiO2؛ Npl=0.05 ؛ (c,d) : ساختار SiC-Si ؛ Npl=0.1 . خطوط سیاه ( ε ) و خط تیره ها( εǁ ) را نشان می دهند.

4) خصوصیات تصویریِ NIM  هایِ اپتیکیِ غیر مغناطیسی

برای نشان دادن عملکرد تصویری سیستم توصیف شده، ما بسته ای از موج را (wave packet) که به وسیله ی چشمه ای تولید شده است بر روی موجبری به طول 5 میکرومتر می تابانیم، که در آن، سیم های هسته ی موجبر، 95% از جنس SiO2 و  5% از جنس Ag هستند و در محیط میزبان Si  قرار گرفته اند. ضخامت دی الکتریک هسته برابر 0.3 میکرون است و فرض می کنیم که   لاندا برابر 1.5 میکرون است   . با استفاده از معادلات (10) و (14)و مقادیر داده شده در بالا، ضرایب شکست به صورت زیر بدست می آیند :

برای بررسی نتایج حاصل از انتشار، ابتدا بسته ی موج را در صفحه ی z=0، با ترکیبی خطی از مدهای موجبر جایگزین می کنیم . سپس از شرایط مرزی در جلو و پشت صحفه ی z=0 برای بررسی انعکاس و انتقال مد منحصر به فرد استفاده می کنیم. و در آخر، حل معادلات ماکسول به عنوان جمعی از مدهای منحصر به فرد جایگزین می شوند.

برای بهتر نشان دادن خصوصیات تصویری سیستم و تمییز دادن اثرات ضریب شکست منفی و جذب مواد، ابتدا از تلفات در هسته ی NIM چشم پوشی می کنیم. نتایج حاصل از انتشار شدت موج در سیستم در شکل (6-الف) نشان داده شده است. تصویر تشکیل شده در صفحه ی کانونیِ z برابر 10 میکرون عدسیِ صفحه ایِ NIM به خوبی دیده می شود.

در شکل(6-ب)، ما تصویر بوجود آمده در عدسی صفحه ای NIM را همراه با جذب ماده و بدون آن، مقایسه کردیم و نشان دادیم که وجودِ تلفات ضعیف، اگرچه اندازه ی سیگنال را کاهش می دهد، ولی تصویر کانونی را خراب نمی کند. مشابه با هر سیستم تصویری دیگر، رزولوشن ساختار غیر مغناطیسی NIM، به وسیله ی طول موج داخلی محدود می شود:

شکل 6: تصویربرداری به وسیله ی عدسیِ صفحه ایِ NIM. منطقه ی با ضریب شکست مثبت: موجبر صفحه ایِ پر شده از Si؛ d برابر 0.3 میکرون ؛ منطقه ی با ضریب شکست منفی : موجبر صحفه ای با مشخصات گفته شده در شکل (a,b)5 ؛ (a) انتشار موج در سیستم با چشم پوشی تلفات جذب؛ منطقه ی NIM بین 2.5 و 7.5 میکرون ؛ صفحه ی کانونی واقع در z برابر 10 میکرون؛ اندازه ی شکاف75 میکرون . (b) خطوط خط تیره: موج تابشی؛ خطوط سیاه : شدت تابش صفحه ی کانونی در سیستم توصیف شده در قسمت (a) ؛ خطوط نقطه ای : همانند خطوط سیاه ولی در حالت جذب NIM. (c) همانند (b) .           

مراجع :

1- Non-magnetic nano-composites for optical and infrarednegative refraction index media-Robyn Wangberg1, Justin Elser1, Evgenii E. Narimanov2,and Viktor A. Podolskiy

 2- Non-magnetic left-handed material-Viktor A. Podolskiyand Evgenii E. Narimanov

 3- Composite materials with giant anisotropy and negativeindex of refraction-Viktor A. Podolskiy, Leo A. Alekseyev and Evgenii E. Narimanov

4- میکروسنسور، با استفاده از ضریب شکست منفی در بلورهای فوتونی دو بعدی-زهره درانی، محمد علی منصوری بیرجندی- دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، داشنگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

5- فیزیک مواد با ضریب شکست منفی 

گردآورنده:یاسین کردلاچینی

خواندن 381951 دفعه آخرین ویرایش در پنج شنبه, 30 ارديبهشت 1395 ساعت 02:49

68788 نظرها

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

درباره ما

 گروه پژوهشهای کاربردی MEMS دانشگاه تهران در مهر ماه 1394 با هدف انجام پژوهشهای کاربردی به منظور دستیابی به فنآوری های Hitech در حوزه های MEMS&NEMS که مورد نیاز صنایع مختلف کشور باشد، با تلاش جمعی از اساتید و دانشجویان رشته مهندسی سیستم های میکرو و نانو الکترومکانیکی دانشگاه تهران تاسیس گردید. 

بالا
ما از کوکی ها برای بهبود وب سایت استفاده می کنیم.ادامه استفاده شما از کوکی ها در سایت رضایت شما را از کوکی ها نشان می دهد. مشاهده جزئیات