اولین بار در قرن نوزدهم مواد مصنوعی با ویژگی های الکترومغناطیسی خاص مورد توجه دانشمندان قرار گرفتند. در سال 1999 پندری ساختاری پیشنهاد کرد که از خود ضریب شکست منفی نشان می داد. از آن به بعد مواد با ضریب شکست منفی و خواص و ویژگی های منحصربفرد آنها مورد توجه محققان بسیاری در سراسر جهان قرار گرفت. ایده ی عدسی کامل اولین بار در سال 2000 توسط پندری مطرح شد. او نشان داد که عدسی های مسطح با ضریب شکست منفی می توانند دارای قدرت تمرکز در ابعاد کسری از طول موج باشند و محدودیت های شکست که برای عدسی های معمول مطرح است را پشت سر گذاشت. هدف از این پروژه طراحی عدسی های مسطح با ضریب شکست منفی و بررسی پارامترهای مهم در طراحی آنها بوده است. برای طراحی و شبیه سازی این عدسی ها از تیغه هایی همگن با پارامترهای ذاتی معادل ساختار چپ گرد استفاده شده است، تا دچار مشکل ظرفیت پردازشی نشویم. برای این منظور در گام اول ساختارهای مسطح به عنوان مواد سازنده عدسی های مسطح با ضریب شکست منفی، بررسی شده، پارامترهای تأثیرگذار بر ویژگی های آنها تعیین گردیده اند. با استفاده از نتایج به دست آمده، ساختاری جدید و فشرده تر از ساختارهای پیشین طراحی شده است. در ادامه با اصلاح روش های موجود، روشی برای استخراج پارامترهای ذاتی فرامواد، اعم از گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی، از پارامترهای پراکندگی مواد ارائه شده است. به کمک این روش پارامترهای ذاتی ساختارهای چپ گرد از پارامترهای پراکندگی که در شبیه سازی به دست می آیند استخراج می گردد. با این روش می توان پارامترهای ذاتی ساختار عدسی را به دست آورد، و بر اساس آن تیغه ای همگن با همین پارامترهای ذاتی را به عنوان عدسی تحلیل نمود. با توجه به این که برای ارزیابی رفتار عدسی نیاز به توزیع زمانی میدان است، بنابراین از نرم افزار cst برای تحلیل و طراحی عدسی های با ضریب شکست منفی استفاده می شود.

در این پایان نامه اصول کلی پلاسمونیک و دلایل استفاده از این فناوری در توسعه موج برهای نوری بررسی شده است. علاوه بر این انواع پلاسمون های سطحی، شرایط تحریک و کاربرد پلاسمون پلاریتون های سطحی در موج برهای پلاسمونی مورد تحقیق قرار گرفته است. در همین راستا خواص مدهای منتشر شده و پارامترهای انتشاری در موج برهای پلاسمونی و موج برهای پلاسمونی ترکیبی بررسی شده است. به منظور بهبود عملکرد موج برهای پلاسمونی، بررسی مواد مختلف به کاررفته در ساختار موج بر و استفاده از ساختارهای متناوب در آن ها مورد تحقیق قرار گرفته است. به همین منظور در سه ساختار تأثیر مواد مورد استفاده در لایه های مختلف موج بر بررسی شده و نتایج حاصل مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از ساختارهای متناوب در موج بر، معیار شایستگی (نسبت طول انتشار نرمالیزه شده به سطح موثر مد نرمالیزه شده) را تا سه برابر بهبود می دهد. علاوه بر این یک ساختار موج بر پلاسمونی ترکیبی با هدف کاهش سطح موثر مدهای منتشر شده معرفی شده است. در طراحی این ساختار نیز تاثیر عوامل مختلف مانند ابعاد موج بر و مواد مورد استفاده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که عملکرد موج بر پیشنهادی در مقایسه با ساختار مشابه آن از نظر سطح موثر مد در حدود 50% کاهش یافته است.