عنوان پایان‌نامه
آنالیز یک موجبر پلازمونیک متشکل از آرایه ای از استوانه های نانومتری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2269;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58692
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- فرید کلهر
- استاد راهنما
- محمود شاه آبادی
- چکیده
- در این پایان نامه عملکرد یک موجبر پلازمونیک متشکل از ذرات استوانه ای شکل مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، انتشار امواج در طول محدودی از موجبر به کمک روش چندقطبی های تعمیم یافته یا GMT بررسی شده است. تحلیل یک ساختار متشکل از ذرات دی‌الکتریک به کمک روش GMT، مستلزم بسط میدان ها در نواحی مختلف است. این کار هزینه ی محاسباتی بالایی دارد، بنابراین برای کاهش هزینه ی محاسبات در روش GMT مکان بهینه ی چندقطبی ها بررسی شده است. همچنین روشی برای نرمالیزه کردن ماتریس ضرایب پیشنهاد شده است که به کمک آن می توان درجه ی چندقطبی های استفاده شده برای بسط میدان ها را افزایش داد. این امر به کاهش تعداد دسته های چندقطبی و در نتیجه کاهش هزینه ی محاسبات می انجامد. برای به‌دست آوردن ثابت انتشار در یک موجبر پلازمونیک متشکل از ذرات فلزی، بررسی انتشار امواج در یک زنجیره تشکیل شده از تعداد محدودی از این ذرات پیشنهاد شده است. برای بررسی دقت پاسخ های به‌دست آمده از این روش، عملکرد موجبر متشکل از ذرات استوانه ای با طول نامحدود و ذرات کروی نیز بررسی شده است. با توجه به این که تحلیل ساختاری متشکل از تعداد زیادی از ذرات هزینه ی محاسباتی بسیار بالایی دارد، نحوه ی استفاده از تقارن های موجود در ساختار برای کاهش هزینه ی محاسبات نیز بررسی گردیده است. در روش GMT برای تحلیل ساختارهای سه بعدی به طور معمول از توابع موج در دستگاه کروی استفاده می شود، اما برای تحلیل ساختار متشکل از ذرات استوانه ای در صورت استفاده از این توابع هزینه ی محاسبات بسیار بالا خواهد بود. در این پایان نامه برای تحلیل این نوع از ساختارها، برای بسط میدان ها همزمان از توابع موج در دستگاه استوانه ای و توابع موج در دستگاه کروی استفاده شده است. بدین ترتیب با تحلیل یک زنجیره ی متشکل از تعداد محدودی ذره ی استوانه ای شکل، نمودار پاشندگی برای این موجبر محاسبه شده و شکل میدان مود های مختلف این موجبر رسم شده است.
- Abstract
- In this thesis characteristics of a plasmonic waveguide consisting of cylindrical nanoparticles of a finite length are studied. Phase and attenuation constants of the waveguide are calculated by analyzing propagation of electromagnetic waves along a finite length of the waveguide. The Generalized Multipole Technique (GMT) is used for solving Maxwell’s equations for a finite chain of nanoparticles when excited single-ended or double-ended. In order to reduce the computational cost of the GMT, a method for normalizing its coefficient matrix is proposed. This enables us to use higher-order multipoles for expanding electromagnetic fields in each subdomain of the structure and subsequently to reduce the number of clusters. Phase and attenuation constants for different modes are calculated by numerical analysis of propagation of electromagnetic waves along a waveguide consisting of finite number of the nanoparticles. Waveguide modes are classified by their symmetry with respect to the symmetry axes of the structure. To investigate the accuracy of the results both for two-dimensional and three-dimensional structures, a waveguide consisting of silver nanorods and a waveguide consisting of spherical silver nanoparticles are analyzed and the results are compared with those available in the literature. In the GMT, the spherical wave functions are commonly used for expanding electromagnetic fields in three-dimensional structures. However, we have shown that using a combination of the spherical and cylindrical wave functions is an optimal choice for expanding the electromagnetic fields within a structure composed of finite length nanorods. Thus, by using a combination of spherical and cylindrical wave functions, propagation of the electromagnetic waves along a finite chain of a waveguide comprised of smoothed edge nanorods is analyzed and the phase and attenuation constant for its modes are calculated.
