Skip to main content
SUPERVISOR
محمود حسینی فرزاد (استاد راهنما) ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد مشاور) مسعود عمومی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Bayati
مریم بیاتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Analysis and Design of Metamaterial Invisibility Cloaks Using Transformation Optics
In recent years, artificial materials, metamaterials and plasmonic environments have attracted the attention of the scientific community. The new ideas in these areas offer potential applications in cloaking. In this thesis, after briefly reviewing the available solutions for invisibility and cloaking using metamaterials and plasmonic materials at various frequencies, some of the recently proposed cloaking mechanisms are introduced and this is accompanied by investigating the similarities and differences between different approaches in this regard. The main focus of this thesis is on the design of the invisible cloaks. Various types of these cloaks are proposed based on the transformation optics theory. The focus of this thesis is on the inner invisible cloaks; due to ease and convenience, in all theses, all calculations and simulations have been done in two dimensions. Examples of cylindrical inner cloaks with circular and square sections based on transformation optics are addressed. In one part of this thesis, the design and simulation of the invisible cloak is done using multilayered structures and in another part, this is achieved by using the optical properties of the graphene metamaterial. Invisible structures and the introduced materials do not have some of the disadvantages of the previous models, such as the presence of singularity in structural features and the presence of materials with a negative refractive index; so they are considered suitable for the laboratory construction purposes. Key Words
در سال های اخیر مواد مصنوعی، فرامواد و محیط های پلاسمونیکی توجه شگرف جوامع علمی را به خود معطوف کرده اند به طوری که ایده های نو در این حوزه ها، کاربردهای بالقوه ای را در پنهان سازی پیشنهاد داده اند. در این رساله پس از بررسی مختصر راه حل های موجود برای نامرئی سازی و پنهان سازی با استفاده از فرامواد و مواد پلاسمونیکی در فرکانس های مختلف، برخی از سازوکارهای پنهان سازی اخیراً ارائه شده ، معرفی و سپس شباهت ها و تفاوت های اساسی بین رهیافت های مختلف بررسی شده است. در این رساله، ابتدا از تقریب محیط های ناهمسانگرد با محیط های همسانگرد و همچنین ابزار اپتیک تبدیل در طراحی پنهان سازها بهره جسته ایم. انجام این کار چند مزیت دارد. اول این که تحلیل و طراحی ساختار ساده تر می شود. دوم این که بازه فرکانسی و کارایی آن در حد قابل قبولی باقی می ماند. سوم به خاطر استفاده از محیط چندلایه، پنهان سازی اجسامی که از نظر الکتریکی بزرگ هستند نیز مناسب است. برای بهبود تقریب، لازم است تعداد کافی از لایه ها درنظر گرفته شوند، اما اگر یک فرآیند بهینه سازی را روی گذردهی نسبی این لایه ها انجام دهیم نه تنها می توان تعداد آن ها را کاهش داد بلکه می توان کارایی پنهان ساز را در حد قابل قبولی حفظ کرد. به همین خاطر از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی ساختار پیشنهادی استفاده کرده و تابع برازش در آن را به گونه ای انتخاب نموده ایم که با تغییر گذردهی نسبی لایه ها، حداقل پراکندگی در تمام جهت ها حاصل شده است. در بخشی از این رساله نشان داده ایم که وقتی استوانه درونی از جنس رسانای ایده آل باشد تمام ساختار میدان تابشی را در محل ساختار به صورت دایره ای عبور داده تا حداقل اعوجاج در جبهه موج تخت تابشی ایجاد گردد. اما زمانی که رسانای ایده آل با مواد عایق مانند گالیم آرسناید و تفلون جایگزین شده، عملکرد پنهان ساز به طور قابل توجهی دستخوش تغییر شده است. در این حالت موج تابشی به درون استوانه عایق نفوذ کرده و خم شده است، به طوری که امتداد پوشش پنهان ساز را مختل کرده و این مسئله با به کار بردن ماده گالیم آرسناید شدت بیشتری پیدا می کند. دربخش دیگر این رساله، طراحی و شبیه سازی پوشش پنهان ساز با استفاده از تغییر خواص اپتیکی فرامواد گرافنی انجام شده است.گرافن ماده ای دو بعدی است که به واسطه قابل کنترل بودن رسانندگی الکتریکی آن، می تواند در طراحی فرامواد تنظیم پذیر به کار گرفته شود. استفاده ازگرافن به عنوان یک مادة دوبعدی، گامی مؤثر درجهت ساخت فرامواد فوق نازک می باشد. در این رساله نشان داده ایم که چگونه با تنظیم پتانسیل شیمیایی گرافن و همچنین نتایج نمودارهای مربوط به میزان عبور و بازتاب می توان خواص اپتیکی فرامواد گرافنی ازجمله گذردهی الکتریکی مؤثر ساختار را تنظیم نمود. کلمات کلیدی : فرامواد، اپتیک تبدیل، پوشش نامرئی ، پنهان سازی، گرافن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی