Realizacija novih metamaterijala na bazi kvantnih kaskadnih lasera u vrlo jakom magnetnom polju
The realization of new metamaterials based on quantum cascade lasers in a very strong magnetic field
Author
Ramović, SabinaMentor
Milanović, VitomirCommittee members
Radovanović, Jelena
Hadžievski, Ljupčo

Radunović, Jovan

Raković, Dejan

Metadata
Show full item recordAbstract
Metamaterijali su veštački elektromagnetni materijali, dizajnirani tako da
obezbeđuju realizaciju unapred zadatih karakteristika koje se ne mogu naći
kod materijala u prirodi. Zbog mogućnosti inženjeringa efektivnih parametara
medijuma (dielektrične permitivnosti i magnetske permeabilnosti), kao i
slobode u dizajniranju ,,neprirodnih’’ karakteristika ovih struktura
obezbeđujući tako interakciju elektromagnetskih talasa sa sistemom na željeni
način, metamaterijali privlače značajnu pažnju šire naučne zajednice.
Predmet ove disertacije je dizajniranje jednostruko negativnih
poluprovodničkih struktura koje pri odgovarajućim uslovima pokazuju
osobinu negativnog indeksa prelamanja na određenim frekvencijama
upadnog zračenja.
Osnovni doprinos rada se ogleda u izboru adekvatne poluprovodničke
strukture za modelovanje metamaterijala. U pitanju je anizotropna struktura
sastavljena od naizmenično postavljenih slojeva dva različita poluprovodnika
koja čini kvantnikaskadni laser (QCL), dizajnirana... tako da može dostići
optičko pojačanje u srednjem infracrvenom i terahercnom delu spektra.
Teorijski je razmatrana propagacija elektromagnetnog zračenja u ovakvoj
strukturi i izložena su detaljna izvođenja njenog indeksa prelamanja. Posebna
pažnja je posvećena razmatranju uticaja jakog spoljašnjeg magnetnog polja
usmerenog u pravcu rasta strukture na osobine metamaterijala. Strukturni
profil QCL-a smešten u takvo polje dozvoljava postizanje dovoljno velike
inverzne populacije neophodne za manipulaciju permitivnosti i ostvarivanje
levorukog (engl. ,,left-handed’’) režima...
Metamaterials are artificial electromagnetic materials, designed to have
characteristics otherwise not found in nature. Due to possibility of engineering
effective parameters of the medium (dielectric permittivity and magnetic
permeability), as well as designing “unnatural“ characteristics of these
structures, therefore controlling the interaction of electromagnetic waves with
the medium, metamaterials are getting significant attention in the scientific
community.
The subject of this disertation is design of single negative semiconductor
structures which, under certain circumstances, exhibit negative refraction at
specific frequencies.
The main contribution of this thesis lies in choosing of an appropriate
semiconductor structure for the metamaterial design. It is an anisotropic
nanostructure with the structural arrangement as in a quantum cascade laser
(QCL), designed to achieve optical gain in the mid-infrared and terahertz part
of the spectrum. The propagation of the electromagnetic... waves through this
type of structure is theoretically analyzed, as well as the refractive index, with
detailed derivations exposed. The entire structure is placed in a strong
external magnetic field, which facilitates the attainment of sufficient
population inversion, necessary to manipulate the permittivity, and enable a
left-handed regime...