Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Տերահերցային ճաոագայթման տարածումը մետաղական և պլազմոնային ալիքատարներում

Հակոբյան, Հարություն Սլավիկի (2012) Տերահերցային ճաոագայթման տարածումը մետաղական և պլազմոնային ալիքատարներում. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (455Kb) | Preview

    Abstract

    Վերջին տասնամյակներում էլեկտրամագնիսական ալիքների տերահերցային (ՏՀց) տիրույթը մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել գիտության հիմնարար և կիրառական ոլորտներում, ինչպիսիք են ՏՀց նյութականությունը, հեռահաղորդակցությունը, միջավայրերի մոնիտորինգը, հասարակական օբյեկտների անվտանգությունը և այլն [1]: Ներկայումս ՏՀց ալիքների տեխնիկայի զարգացումը առավելապես ուղղված է կոմպակտ ինտեգրալային սարքերի ստեղծմանը: Այդ կապակցությամբ հրատապ խնդիր է այնպիսի ՏՀց ալիքատարների մշակումը, որոնք հնարավորություն կընձեռեն ապահովելու միջհանգուցային կապերը կոմպակտ ՏՀց սարքավորման շրջանակներում: Սովորական ալիքատարների մինիմալ լայնական չափսերը կես ալիքի երկարության կարգի են: Այդ պատճառով ՏՀց տիրույթում ալիքատարների չափսերը 3 ^ 4 կարգով գերազանցում են ինտեգրալային շղթաների էլեկտրոնային տարրերի (դիոդ, տրանզիստոր) չափսերը: Այդ կապակցությամբ ՏՀց ինտեգրալային շղթաների զարգացման համար աճել է ճառագայթումը ենթաալիքային չափսերում (դիֆրակցիոն սահմանից փոքր) տեղայնացնող ալիքատարների պահանջը: Բացի վերը նշվածից ենթաալիքային չափսերով ՏՀց ալիքատարները չափազանց գրավիչ են նաև բազմաթիվ այլ ոլորտներում կիրառման համար, ինչպես օրինակ նուրբ թաղանթային նյութերի սպեկտրոսկոպիայում [2]: ՏՀց ալիքի տեղայնացումը շատ փոքր լայնական չափսերում բերում է ալիքի ինտենսիվության աճին, որն իր հերթին բերում է նյութի հետ ալիքի փոխազդեցության աճին: Օպտիկական տիրույթի էլեկտրամագնիսական ալիքների խիստ տեղայնացման համար վերջին ժամանակներս լայնորեն կիրառվում են պլազմոնային ալիքատարները [3]: Մակերևութային պլազմոն պոլյարիտոնները (ՄՊՊ) իրենցից ներկայացնում են էլեկտրամագնիսական ալիքի և մետաղում էլեկտրոնային թանձրուկի համատեղ տարածվող տատանումներ, որոնք տարածվում են մետաղ-դիէլեկտրիկ բաժանման սահմանի երկայնքով և էքսպոնենցիալ օրենքով մարում են դեպի միջավայրերի խորքը գնալիս: ՄՊՊ-ները հնարավորություն են տալիս էլեկտրամագնիսական ալիքը տեղայնացնել ենթաալիքային չափսերում' շրջանցելով դիֆրակցիոն սահմանը: Терагерцовый (ТГц) диапазон электромагнитных волн представляет большой интерес как для фундаментальной физики, так и для многих практических применений. В последние годы, в связи с необходимостью создания компактных устройств ТГц диапазона, резко возрос интерес к волноводам, удерживающим электромагнитное поле в размерах меньших, чем длина волны. В оптическом диапазоне поверхностные плазмон-поляритоны (ППП) показали отличные возможности для достижения субволновой концентрации электромагнитной волны на границе раздела металл–диэлектрик. Однако, идея применения ППП над металлической поверхностью не может быть непосредственно перенесена с оптического диапазона в ТГц область частот. Коллективные колебания электронов могут эффективно возбуждаться только на частотах, близких к плазменной частоте, которая, как известно, в большинстве металлов лежит в ультрафиолетовом диапазоне спектра. Поэтому для возбуждения ППП в ТГц диапазоне необходимы материалы со сравнительно низкой плазменной частотой. Среди различных подходов наиболее привлекательным является использование полупроводников, в которых из-за низкой концентрации электронов проводимости плазменная частота лежит в ТГц диапазоне. В работе разработаны и исследованы металлические и плазмонные волноводы ТГц диапазона, обеспечивающие субволновую двухмерную локализацию ТГц поля на сравнительно больших длинах распространения. Особое внимание уделено возможности бездисперсионного распространения ультракороткого ТГц импульса в Щелевом Волноводе, образованном узким зазором между двумя Цилиндрическими Поверхностями (ЩВЦП). The terahertz (THz) range of electromagnetic waves is of great interest for both fundamental physics and many practical applications. In recent years, in connection with the need in creation of compact THz-range devices, the interest to waveguides holding the electromagnetic field within the size smaller than the wavelength rose sharply. In the optical range, the surface plasmon-polaritons (SPP) exhibit excellent possibilities to achieve subwave concentration of the wavefield on the metal–dielectric interface. However, the idea to employ SPP over a metal surface cannot directly be transferred from the optical to THz range. Collective vibrations of electrons (plasmon) may effectively be excited at only the frequencies close to the plasma frequency, which is known to lie in the UV range of spectrum for the majority of metals. Therefore excitation of THz-range SPP requires materials with relatively low plasma frequency. Among different approaches the use of semiconductors where the plasma frequency lies in THz range due to low concentration of conduction electrons is the most attractive. A distinctive peculiarity of semiconductors is the possibility to control the plasma frequency (by varying temperature or irradiating), which is useful for many practical applications. The dissertation is devoted to development and investigation of the metal and plasmon waveguides, providing the two-dimensional subwavelength localization of the THz field at relatively large propagation length. Particular attention is paid to the possibility of undistorted propagation of ultra-short (broadband) THz pulses in the Waveguide, formed by a narrow gap between two Cylindrical Surfaces (WCS). The main results can be summarized as follows: The two-dimensional (2D) confinement of THz field is obtained in WCS due to curved surfaces of cylinders. The THz field confinement in waveguide depends on radius of the cylinders, distance between cylinders and dielectric constant of the material of cylinders.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Распространение терагерцового излучения в металлических и плазмонных волноводах. Terahertz wave propagation in metal and plasmon waveguides.
    Uncontrolled Keywords: Акопян Арутюн Славикович, Hakobyan H. S.
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 10 May 2017 15:23
    Last Modified: 11 May 2017 14:55
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4638

    Actions (login required)

    View Item