Non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionais
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/23645 |
Resumo: | Neste trabalho apresentamos um estudo teórico da natureza dos gaps que aparecem nas estruturas de bandas de cristais fotônicos unidimensionais (1D) formados por diferentes materiais dispersivos, incluindo metamateriais ópticos com índice de refração negativo. Usamos o método da matriz transferência para calcular estruturas de bandas fotônicas, espectros de transmissão e perfis de campo elétrico ao longo de super-redes com diferentes estruturas de multi-camadas, mostrando que a inserção de materiais dispersivos neste tipo de sistema torna possível o surgimento dos chamados non-Bragg gaps, que são gaps fotônicos originados a partir de mecanismos físicos diferentes dos processos de interferência que originam os gaps de Bragg. Mostramos que algumas propriedades dos non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionais podem ser previstas a partir da análise de quantidades como as impedâncias generalizadas, o caminho óptico generalizado e a fase efetiva, que são mais convenientes do que as clássicas permissividade elétrica e permeabilidade magnética para o tratamento deste tipo de problema. Propondo este cenário teórico para a análise da propagação da luz em super-redes fotônicas 1D, fornecemos as condições necessárias para a abertura e fechamento dos gaps zero-<n>, plasmon-polariton e zero-φe f f , enfatizando, em cada caso, os mecanismos físicos responsáveis. Para fins de completeza, implementamos, para as camadas de metamateriais, o modelo de dispersão de uma rede de Split Ring Resonators (SRR’s), que, embora ingênuo, se aproxima mais dos resultados experimentais que o modelo de Drude-Lorentz. Por fim, apresentamos também cálculos analíticos para o perfil do zero-<n> gap, fornecendo bons acordos com os resultados numéricos correspondentes. |
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Non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionaisFotônicaMetamateriaisSuper-redesCristais fotônicosFotônicaMetamateriaisSuper-redesCristais fotônicosProdução intelectualPhotonicsMetamaterialsSuperlatticesPhotonic CrystalsNeste trabalho apresentamos um estudo teórico da natureza dos gaps que aparecem nas estruturas de bandas de cristais fotônicos unidimensionais (1D) formados por diferentes materiais dispersivos, incluindo metamateriais ópticos com índice de refração negativo. Usamos o método da matriz transferência para calcular estruturas de bandas fotônicas, espectros de transmissão e perfis de campo elétrico ao longo de super-redes com diferentes estruturas de multi-camadas, mostrando que a inserção de materiais dispersivos neste tipo de sistema torna possível o surgimento dos chamados non-Bragg gaps, que são gaps fotônicos originados a partir de mecanismos físicos diferentes dos processos de interferência que originam os gaps de Bragg. Mostramos que algumas propriedades dos non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionais podem ser previstas a partir da análise de quantidades como as impedâncias generalizadas, o caminho óptico generalizado e a fase efetiva, que são mais convenientes do que as clássicas permissividade elétrica e permeabilidade magnética para o tratamento deste tipo de problema. Propondo este cenário teórico para a análise da propagação da luz em super-redes fotônicas 1D, fornecemos as condições necessárias para a abertura e fechamento dos gaps zero-<n>, plasmon-polariton e zero-φe f f , enfatizando, em cada caso, os mecanismos físicos responsáveis. Para fins de completeza, implementamos, para as camadas de metamateriais, o modelo de dispersão de uma rede de Split Ring Resonators (SRR’s), que, embora ingênuo, se aproxima mais dos resultados experimentais que o modelo de Drude-Lorentz. Por fim, apresentamos também cálculos analíticos para o perfil do zero-<n> gap, fornecendo bons acordos com os resultados numéricos correspondentes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorIn this work we present a theoretical study of the nature of photonic band gaps of one-dimensional photonic crystals containing dispersive materials. We use the transfermatrix formalism to calculate photonic band structures, transmission spectra and electric field profiles for different multilayered structures constituted by periodic repetition of polaritonic and left-handed layers. This method has been shown very convenient to deal with different physical properties involving layered systems. It is suggested that the prediction of the existence of the <n> = 0, plasmon-polariton, and φe f f non-Bragg gaps, according to the frequency dependence of the permittivity and permeability of both layers, may be made simpler through the definition of more convenient quantities such as the generalized impedance and the optical path length. By proposing this alternative theoretical scenario for the analysis of light propagation in 1D photonic superlattices, we have provided the necessary conditions for the opening and closing up of the <n> = 0, plasmon-polariton, and φe f f non-Bragg gaps, emphasizing, in each case, the responsible physical mechanism. For completeness purposes, we consider the more realistic split-ring resonator (SRR) dispersion model for left-handed layers. Finally, analytical calculations are presented for the <n>= 0 gap profile providing a good agreement with the corresponding numerical results.70f.NiteróiLatgé, Andrea BritoLatgé, Andrea BritoOliveira, Luiz Eduardo Moreira Carvalho deKhoury, Antônio ZelaquettRappoport, Tatiana GabrielaOliveira, Luiz Eduardo Moreira Carvalho dehttp://lattes.cnpq.br/7797458395141422http://lattes.cnpq.br/9802635232762865http://lattes.cnpq.br/2904885523557221http://lattes.cnpq.br/9802635232762865http://lattes.cnpq.br/2904885523557221http://lattes.cnpq.br/4078091816661287http://lattes.cnpq.br/7843291258244995Barros, Rafael Ferreira Pinto do Rêgo2021-11-08T19:23:58Z2021-11-08T19:23:58Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBARROS, Rafael Ferreira Pinto do Rêgo. Non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionais. 2017. 70 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2017.https://app.uff.br/riuff/handle/1/23645Aluno de Mestradohttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-11-08T19:23:58Zoai:app.uff.br:1/23645Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202021-11-08T19:23:58Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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Neste trabalho apresentamos um estudo teórico da natureza dos gaps que aparecem nas estruturas de bandas de cristais fotônicos unidimensionais (1D) formados por diferentes materiais dispersivos, incluindo metamateriais ópticos com índice de refração negativo. Usamos o método da matriz transferência para calcular estruturas de bandas fotônicas, espectros de transmissão e perfis de campo elétrico ao longo de super-redes com diferentes estruturas de multi-camadas, mostrando que a inserção de materiais dispersivos neste tipo de sistema torna possível o surgimento dos chamados non-Bragg gaps, que são gaps fotônicos originados a partir de mecanismos físicos diferentes dos processos de interferência que originam os gaps de Bragg. Mostramos que algumas propriedades dos non-Bragg gaps em super-redes fotônicas unidimensionais podem ser previstas a partir da análise de quantidades como as impedâncias generalizadas, o caminho óptico generalizado e a fase efetiva, que são mais convenientes do que as clássicas permissividade elétrica e permeabilidade magnética para o tratamento deste tipo de problema. Propondo este cenário teórico para a análise da propagação da luz em super-redes fotônicas 1D, fornecemos as condições necessárias para a abertura e fechamento dos gaps zero-<n>, plasmon-polariton e zero-φe f f , enfatizando, em cada caso, os mecanismos físicos responsáveis. Para fins de completeza, implementamos, para as camadas de metamateriais, o modelo de dispersão de uma rede de Split Ring Resonators (SRR’s), que, embora ingênuo, se aproxima mais dos resultados experimentais que o modelo de Drude-Lorentz. Por fim, apresentamos também cálculos analíticos para o perfil do zero-<n> gap, fornecendo bons acordos com os resultados numéricos correspondentes. |
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