Hiperbolik metamalzemeler

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: BİRKAN ÇETİN

Danışman: BARIŞ AKAOĞLU

Özet:

Hiperbolik metamalzemeler (HMM), yönelimsel olarak bir yönde dielektrik, diğer yönde ise metalik özellik gösteren yapılardır. Eş-frekans yüzeylerinin topolojisi sebebiyle negatif kırılım ve malzeme içi odaklanma özelliklerine sahiptirler. Ayrıca malzeme içerisinde büyük değerli dalga vektörlerine izin vermeleri nedeniyle kırınım limitini aşmak için de uygun bir araç olarak görülmektedirler. Negatif kırılma indisli metamalzemeler ile de bu tip olağandışı davranışlar elde edilebilmektedir. Fakat, bu tür metamalzemelerin çift rezonanslı olması (double negative) hem yüksek rezonans kayıplarına yol açmakta hem de tasarlanmaları ve üretilmelerinde zorluklarla karşılaşılmaktadır. Bu tür yapıların rezonans mekanizmaları doğaları gereği sınırlı bir frekans aralığında gerçekleşir ve soğurucu özelliklerinden dolayı düşük kaliteli görüntü oluşmasına neden olurlar. Bu çalışmada, metal-dielektrik çok katmanlı hiperbolik metamalzeme yapılarının, dielektrik sabiti ile eş-frekans yüzeyi topolojisinin değişimi, malzeme içerisinde odaklanma , dalgaboyualtı odaklanma ve negatif kırılma özellikleri çözümlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, bu tarz bir yapı ile bir süperlens uygulaması yapılması durumunda yüksek çözünürlüklü görüntülerin elde edilebileceğini, renksel ve geometrik hataların (chromatic and geometric aberrations) giderilebileceğini göstermektedir.AbstractHiperbolic metamaterials (HMMs) are structures that show features intentionaly dielectric in one direction and metallic in other direction. Due to their topology of isofrequency surfaces, they have properties like negative refraction and focusing inside the material. In addition, due to their allow of advance large wavevectors inside the material, they are devices that are suitable in order to overcome the diffraction limit. This type of extraordinary behaviours can also be obtained with negative refractive index metamaterials. But, not only they have high resonance losses because of their double resonance nature but also some difficulties are faced in their design and manufacture phase. Inherently, resonance mechanism of such structures occurs in a limited frequency range and because of its absorbing properties cause a lower quality image. In this study, metal-dielectric layered hyperbolic metamaterial structures are examined in terms of isofrequency surface topology change with dielectric constant, focusing inside of the material, subwavelength imaging and negative refraction. Results show that, in case of a superlens application with this kind of structure, it is possible to obtain high quality images and eliminate chromatic and geometric aberrations.