اولین گام در بهره گیری از امواج uhf در آشکارسازی تخلیه جزئی، مدل سازی و شبیه سازی انتشار امواج uhf ناشی از تخلیه جزئی در تجهیز تحت آزمایش و بررسی سیگنال های دریافتی از نقاط مختلف آن می باشد. در این پایان نامه ضمن بررسی مطالعات انجام شده در این زمینه، شبیه سازی های جدید سه بعدی در نرم افزار cst انجام شده است. با توجه به محدودیت های پردازشی این نرم افزار، مدلسازی مورد نظر با به کار گیری روش تفاضل محدود در حوزه زمان به صورت کد نویسی در محیط matlab و c++، نیز صورت گرفته است. نتایج این شبیه سازی ها برای یک محیط نمونه نوعی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است که مشاهده گردید تطابق خوبی بین آنها وجود دارد. با بهره گیری از محیط شبیه سازی ایجاد شده، تاثیر عوامل مختلف بر سیگنال های دریافتی توسط سنسورها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با ایجاد چنین محیطی، امکان بررسی وقوع تخلیه جزئی در سیستم عایقی بخش های مختلف ترانسفورماتورها امکان پذیر می گردد که تاکنون در مطالعات انجام شده لحاظ نگردیده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که بخش فعال ترانسفورماتور، تاثیر بسزایی در سیگنالهای دریافتی دارد و میبایستی در شبیه سازی ها مد نظر قرار گیرد. همچنین از سیگنال های دریافتی می توان در بررسی صحت الگوریتم مکانیابی استفاده نمود که در این پایان نامه با تلفیق الگوریتم pso و fdtd، مکانیابی تخلیه جزئی نیز انجام شده است. از جمله کاربردهای دیگر این محیط شبیه سازی شده می تواند ارزیابی آنتن های طراحی شده در باند uhf باشد.

با توجه به نیاز صنایع هوا فضا، مخابرات و صنایع دفاعی به لامپ تقویت کننده ی موج رونده در کاربردهای مخابرات ماهواره ای، جنگ الکترونیک و غیره، این پایان نامه در راستای کسب دانش طراحی یک نمونه از این تقویت کننده ها هدف گذاری شده است. بدین منظور، ابتدا نمونه ای صنعتی از این لامپ تقویت کننده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است و در نهایت با روش fdtd-pic شبیه سازی شده است. مطابقت خوب نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشات تجربی نه نتها تأییدی بر روند صحیح شبیه سازی است؛ بلکه ابزاری برای صحه گذاری و جبران نقایص روند طراحیِ تحلیلی خواهد بود. طراحی یک تقویت کننده ی twt در باند ka با 35% پهنای باند (25 تا 35 گیگاهرتز)، با توان خروجی حداقل 40 وات و بهره ی 35 دسی بل در بازه ی فرکانسی مشخص شده، هدف نهایی این پروژه قرار گرفته است. به طوری که پس از بررسی اصول روابط تحلیلی توصیف کننده ی یک twta سعی شده است؛ روندی کلی برای طراحی این تقویت کننده ارائه گردد. از جمله ی نتایج این بخش از کار می توان به استفاده از الگوریتم های بهینه ساز، برای طراحی اشاره کرد. شبیه سازی به روش مذکور و همچنین به کارگیری تکنیک های بهینه سازی ساختار، منتج به طرحی با توان خروجی بیش از 55 وات در بازه ی 25 تا 35 گیگاهرتز گردید. این سیستم دارای بهره ی حداقل 36 دسی بل در کل باند فرکانسی مذکور می باشد. بازدهی الکترونیکیِ این تقویت کننده به 15% رسیده است که با احتساب کلکتور، بازدهی کل سیستم به 37% خواهد رسید. همچنین تفنگ الکترونی در ولتاژ kv 5/12 و جریان ma 32 بایاس شده است تا بتواند ملزومات فعل و انفعال پرتو الکترونی و موج rf را برآورده کند. بدین ترتیب با طراحی ساختار موج کند، تفنگ الکترونی، پورت های ورودی و خروجیِ rf و کلکتور، سیستم حاصل توانایی برآورده کردن تمام اهداف در نظر گرفته شده برای طراحی را داراست.

در این رساله به دو روش تحلیلی، سرعت فاز و گروه امواج الکترومغناطیسی صفحه ای مورد بررسی قرار گرفته اند. روش اول که ما آن را روش تحلیلِ دینامیکی می نامیم، مبتنی بر روابطِ دینامیکیِ میدان شامل معادلات مَکسول، معادلات پایستگی و نیروی لورنتز است. این روش به دو نتیجه یِ مهم می انجامد که اولی معادله یِ موجِ انرژی-تکانه و دومی معادله یِ پاشندگیِ انرژی-تکانه می باشند و با آنکه هر یک شرایط صدق مشخصی دارند، دیدگاهی منسجم در مورد پدیده هایِ ماکروسکوپی انتشار شامل سرعت فاز و گروه، راستاهای انتشار انرژی و تکانه، سرعت فاز در مراجع لَختی مختلف و ... ایجاد می کنند. هدف اصلی آن است که سرعت فاز و از روی آن سرعت گروه را بر حسب انرژی و تکانه میدان بیان کنیم. این بیان، کارِ تحلیلِ محیط هایِ مختلف را بسیار آسان می کند و اجازه می دهد محیط هایِ در حالِ حرکت را نیز به راحتی بررسی کنیم. روش دوم که ما آن را روش تحلیلِ سینماتیک می نامیم، مبتنی است بر تحلیل ساختارهای تناوبی. در این روش هیچ یک از معادلات دینامیکی میدان در نظر گرفته نمی شوند بلکه تنها با مفاهیم مداری مانند امپدانس و ماتریس انتقال، تحلیل انجام شده تا به کلی ترینِ حالتِ معادله یِ پاشندگی دست پیدا کنیم. سپس سرعت فاز و گروه به دست آمده و نشان خواهیم داد که در یک ساختار تناوبی دو بعدی در شرایطی خاص ممکن است راستایی که در آن سرعت فاز حداقل می شود (راستای بردار موج) و راستای سرعت گروه (راستای انتشار انرژی) بر هم منطبق نباشند. هدف اصلی در اینجا این است که سرعتِ فاز و از روی آن سرعتِ گروه را بر حسب پارامترهای سازنده یِ یک محیط تناوبی بیان کنیم.

در این پایان نامه، خواص نوری پلاسمون های سطحی و نیز موجبرهای پلاسمونی مورد بررسی قرار گرفته است. تزویج نور از یک موجبر دی الکتریک معمولی به داخل موجبر پلاسمونی به طور کامل ارائه و اثر پارامترهای مختلف بر روی میزان تزویج بیان شده است. در یک ساختار کوپلاژ ساده به راندمان 67% و در ساختار بهینه شده به میزان 90% در ضریب عبور نور دست یافتیم. در مرحله بعدی، پس از انتخاب ابعاد و ساختار مناسب موجبری (mim) نور در طول موج مخابراتی یعنی در فرکانسی پایین تر از فرکانس پلاسمای فلز مورد استفاده، در یک ساختار گوه ای شکل در ابعاد 20nm با بازدهی 59% متمرکز شده است این راندمان با به کار گیری ساختار بهینه کوپلاژ به 87% افزایش یافت. لازم به ذکر است که تمام شبیه سازی های عددی بر اساس الگوریتم تفاضل محدود در حوزه زمان در نرم افزار matlab و محیط برنامه نویسیc++ انجام شده است.

موجبرهای mim به علت هدایت پلاسمون های سطحی در سطح مقطع فلز-دی الکتریک ساختارهای بسیار مهمی در ادوات پلاسمونیکی هستند. در سال های اخیر این ساختارها محبوبیت زیادی در میان محققین بدست آورده اند چراکه این موجبرها نه تنها از انتشار مدهای با طول موج بسیار کوچک و با سرعت گروهی بالا پشتیبانی می کنند، بلکه توانایی هدایت موج تا فواصل نسبتا بالا را از خود نشان می دهند. ترکیب این موجبرها با نانوتشدیدگرهایی با شکل های مختلف که از پهلو به آن ها کوپل شده اند، ساختارهای متنوع جدیدی را به وجود می آورند که کاربردهای زیادی در ادوات تمام نوری دارند. در این تحقیق به بررسی ساختارهای پلاسمونیکی ای می پردازیم که درون ساختار آن ها از دی الکتریک غیرخطی با اثر کر استفاده شده است. در ابتدا یک موجبر mim با دی الکتریک غیرخطی را در نظر می گیریم و رابطه ی پاشندگی آن را به صورت تحلیلی به دست می آوریم. در ادامه، پاسخ فرکانسی سیستم های نانومتری متشکل از موجبرهای mim و تشدیدگرهای حاوی ماده غیرخطی کر که از پهلو به موجبر کوپل شده است را به صورت عددی مورد بررسی قرار می دهیم و با این روش یک فیلتر میان نگذر با توانایی سوئیچ کردن بین دو حالت را طراحی وشبیه سازی میکنیم. در ادامه، با به کارگیری یک تشدیدگر داخلی (داخل موجبر اصلی) که از همان ماده غیرخطی داخل تشدیدگر تشکیل شده است یک پاسخ فرکانسی تیز و غیرمتقارن تولید می کنیم. با این کار شیفت طول موجی مورد نیاز برای انجام عمل سوئیچینگ کامل را به طور محسوسی کاهش می دهیم. این ساختار می تواند گزینه ی مناسبی برای طراحی سوئیچ های پلاسمونی در قدرت های پایین باشد. در قسمت پایانی هم با ارائه ی یک مدل خط انتقال برای فیلتر پلاسمونی طراحی شده، نتایج عددی به دست آمده را به صورت تحلیلی تایید خواهیم کرد.

چکیده: پلاسمونیک یکی از قسمتهای اساسی شاخهی جذاب نانوفتونیک است که درآن چگونگی رفتار میدانهای الکترومغناطیسی در ابعاد و مقیاسهای کوچکتر از طول موج مورد بررسی قرار می گیرد،تحقیقات نشان می دهد هنگام کار در ابعاد کوچکتر از طول موج رفتارهای غیرقابل انتظار و جالبی مشاهده می شود . یکی از زیبایهای این شاخه در این است که تمامی قوانین حاکم بر این شاخه بر اساس فیزیک کلاسیک قابل توجیه است. هر چند دو قسمت عمدهی پلاسمونیک یعنی پلاریتونهای پلاسمونی سطحی 1 و پلاریتونهای پلاسمونی محلی 2 تا سال 1900 به خوبی شناخته شده بودند ،اما در قرن بیستم دوباره از جنبه های دیگری مورد توجه قرار گرفتند. در این پایاننامه، فیزیک پلاسمون هادر مرز مشترک فلز -عایق -فلز و تعدادی از کاربردهای پلاسمونیک مطرح میشوند. همچنین شبکههای موجبری رزنانسی متشکل از حلقه های مستطیلی و ،xor ساختارهای طراحی شده توسط این شبکهها مانند : فیلترهای میانگذر با فاصله کوپلاژ، گیت فیلترهای میان گذر و میاننگذر بدون فاصله کوپلاژ با روش تفاضل محدود در حوزه زمان 3 مورد بررسی و تحلیل عددی قرار میگیرد. از ویژگیهای جالب ساختارهای مبتنی بر شبکههای رزنانسی قابلیت تنظیم فرکانسهای رزنانس و عرض باند طیف توسط تغییر پارامترهای ساختار است surface

از خصوصیات مهم ساختارهای پلاسمونی متمرکز کردن نور در ناحیه ای بسیار کوچک تر از ابعاد طول موج است که موجب شده است تا ساختارهای پلاسمونی به عنوان جایگزینی برای فن آوری میکروالکترونیک و فائق آمدن بر محدودیت های سرعت و ابعاد مطرح شوند. از پارامترهای مهم در تمرکز پلاسمون های سطحی تاثیر لبه ها و گوشه ها در این ساختارهاست که نقش به سزایی در شکل گیری مدها و پراکندگی امواج الکترومغناطیسی دارند. با نزدیک شدن به ساختارهای نوک تیز، رفتار تکین در میدان های الکترومغناطیسی دیده می شود که برای دستیابی به افزونگی بسیار بالای میدان های الکترومغناطیسی و کاربردهای گوناگونی نظیر بیوحسگرها، زوناتورها و لیزرها مورد توجه قرار گرفته اند. با این وجود تحقیقات در این زمینه تا به حال محدود به خصوصیات مدی گوه های پلاسمونی بوده و در مورد رفتار میدان های الکترومغناطیسی در نزدیکی لبه های نوک تیز پلاسمونی مطالعه جامعی صورت نگرفته است. در حالی که شناخت دقیق از آن، راه را برای تحقق بیوحسگرهای بسیار حساس، نانورزوناتورها با ضریب کیفیت بسیار بالا و ساختارهایی با قابلیت تمرکز بالای انرژی در ابعاد نانومتری فراهم می آورد. در این رساله از روش معادلات انتگرالی فوق تکین برای بررسی چگونگی رفتار مولفه های مماسی میدان های الکترومغناطیسی در گوه های پلاسمونی استفاده شده است و تاثیر پارامترهایی نظیر طول موج میدان تابشی، زاویه گوه و زاویه تابش مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین بر اساس نتایج حاصل، محدوده اعتبار تئوری meixner که به عنوان روشی تقریبی برای مطالعه میدان های الکترومغناطیسی در گوه های دی الکتریک استفاده می شده است، برای استفاده در ساختارهای پلاسمونی تعیین شده است. نتایج حاصل نشان دهنده معتبر بودن تئوری meixner تحت شرایط خاصی از زاویه تابش، تلفات ماده و زاویه گوه است. همچنین بر اساس رفتار امواج الکترومغناطیسی در ساختارهای تکین، ساختاری به شکل قطره اشک از جنس نقره به عنوان بیوسنسور و نانو رزوناتور ارائه شده است که ضریب کیفیت 3400، حساسیت حجمی 1900 نانومتر بر واحد ضریب شکست و ضریب شایستگی 1700 از خصوصیات ساختار پیشنهادی است. ضریب شایستگی بدست آمده در این ساختار، بیش از 100 برابر بیشتر از دیگر نانو ساختارهای منفرد پلاسمونی نظیر نانوکره ها است.

با نیاز روز افزون علم و تکنولوژی به افزایش سرعت پردازش و توان محاسباتی، انتقال اطلاعات در پهنای باند بالا و توسعه و کاربرد روزافزون نانوتکنولوژی در حوزه های مختلف، توجه بسیاری از محققان در سراسر دنیا به زیر شاخه-ای از فوتونیک به نام پلاسمونیک جلب شده است. به دلیل قابلیت تمرکز بالای نور در مرز فلز و دی الکتریک، حد تفرق نور شکسته شده و امکان هدایت اطلاعات، توسط نور، در ابعاد نانومتری فراهم می شود. علاوه بر این که با استفاده از نور به عنوان حامل، امکان انتقال اطلاعات در پهنای باند بالاتر و سرعت پردازش بیشتر تحقق می یابد. در سال های اخیر، استفاده از نانوشیارها در فیلم های فلزی، به دلیل وابستگی تغییرات فاز نور عبوری از آن ها به ضخامت، عمق و ثابت دی الکتریک ماده ی پرکننده، در طراحی لنزها و ادوات منحرف و تقسیم کننده ی پرتو نور مورد توجه قرار گرفته است. لنزهای پلاسمونیک، با قابلیت تمرکز نور در ابعاد زیر طول موج نور تابشی, دارای کاربردهای وسیعی در تصویربرداری با دقت بسیار بالا، نانولیتوگرافی و ذخیره ی داده های نوری هستند. کنترل فعال سیگنال های پلاسمونی، یکی از مهم ترین چالش های حوزه ی پلاسمونیک در سال های اخیر است که برای پردازش تمام نوری در مدارهای مجتمع نوری و محاسبات و مخابرات نوری نیاز است. برای این منظور، استفاده از مواد فعالی که ویژگی های نوری آن با صورتی از تحریک قابل تغییر باشند، مورد توجه قرار می-گیرند. کنترل فعال نور در ساختار لنزها و ادوات هدایت پرتو نور، در مواردی که نیاز به تغییرات سریع محور نوری ساختار در موقعیت های متفاوت بوده و یا امکان تغییرات مکانیکی در ساختار به هنگام پویش نمونه وجود ندارد، اهمیت یافته و دارای کاربردهایی در رادار، شناسایی هدف و تصویربرداری پویشی است. وابستگی ثابت انتشار نور در نانوشیار به ضخامت و گذردهی ماده ی پرکننده ی نانوشیار و طول موج کاری بررسی می شود. اثرات ضخامت، عمق و گذردهی ماده ی پرکننده ی نانوشیار بر طیف عبور نور تحقیق می شود. شکل گیری تشدیدهای فابری - پرو با تغییر عمق نانوشیار و گذر دهی ماده ی پرکننده بررسی شده و پارامترهای موثر بر تغییر فاز نور عبوری تعیین می شود. شکل دهی، انحراف، تمرکز و تقسیم نور با آرایه ی نانوشیارها با ضخامت و عمق مختلف طراحی و شبیه سازی می شود و نتایج شبیه سازی با داده های حاصل از روابط تئوری مقایسه خواهد شد. کنترل فعال میزان انحراف، زاویه ی تقسیم پرتو و فاصله ی کانونی توسط شدت نور تابشی با پر کردن نانوشیارها با ماده ی غیر خطی کر تحقق می پذیرد. رابطه ای دقپق برای بدست آوردن e از d در محیط پاشنده و دارای اثر غیر خطی کر ارائه می شود. کنترل زاویه ی انحراف نور تا 32 درجه و کنترل فاصله ی کانونی تا 1175 نانومتر با پرکردن شیارها یا ماده ی الکتریکی - نوری و اعمال ولتاژ خارجی بررسی می شود.از ایجاد برش ها و بر آمدگی ها در شیار برای تغییر طول موثر شیارو تغییر فاز نور عبوری استفاده شده و اثر آن بر طیف عبور نور تحقیق شده و با دستکاری جبهه ی فاز نور خروجی تمرکز نور امکان پذیر می شود.

با نیاز روز افزون علم و فناوری به افزایش سرعت پردازش و توان محاسباتی و انتقال اطلاعات در پهنای باند بالا، شاهد ظهور فناوری های نو در جهان امروزی هستیم. در این پروژه سعی می شود تا تأثیر نانوفناوری در صنعت مخابرات نوری بررسی شود و نقش محیط های پاشنده و غیرهمسان گرد و تأثیر آن ها بیان شود. به دلیل قابلیت تمرکز بالای نور و شکسته شدن حد تفرق نور، محیط های پلاسمونیک توانایی هدایت اطلاعات در ابعاد نانومتری را فراهم می آورند. کنترل فعال سیگنال های پلاسمونی، یکی از مهم-ترین چالش های حوزه ی پلاسمونیک در سال های اخیر است که برای پردازش تمام نوری در مدارهای مجتمع نوری و محاسبات و مخابرات نوری نیاز است. در این پایان نامه پس از بررسی های مقدماتی بر روی مطالعات انجام شده بر روی انواع ساختار های هدایت گر و تمرکز دهنده ی پرتو نور، و همچنین المان پایه ی تشکیل دهنده ی آن ها، ساختارهای متمرکز کننده، انحراف دهنده و تقسیم کننده ی پرتو نور دوبعدی مبتنی بر آرایه ی نانوشیارها طراحی و شبیه-سازی خواهند شد. عمل تمرکز و انحراف پرتوی نور با استفاده از تغییر شکل فیزیکی ساختار، تغییر زاویه ی تابش و همچنین دامنه ی میدان تابشی صورت می گیرد. هر کدام از موارد یاد شده یک عامل محدود کننده برای این اهداف محسوب می شوند. بنابراین به منظور غلبه بر این محدودیت ها، وابستگی فاز نور عبوری از نانوشیار به ثابت دی الکتریک ماده ی پرکننده، امکان کنترل فعال سیگنال های پلاسمونی را در این ساختارها فراهم می کند. در این ساختارها استفاده از کریستال مایع، به دلیل ولتاژ راه اندازی پایین و فناوری ساخت ارزان، انتخاب مناسبی به حساب می آید. برای نخستین بار رابطه ی پاشندگی یک موجبر فلز-کریستال مایع-فلز استخراج شده و با استفاده از آن به طراحی ادوات فعال الکترو-نوری شامل عدسی-ها و انحراف دهنده های تنظیم پذیر می پردازیم. با استفاده از ساختار ارائه شده می توان بدون تغییر ساختار و فقط با اعمال میدان الکتریکی ثابت، عمل جاروب کردن پرتو به صورت تنظیم پذیر را انجام داد. تمامی شبیه سازی ها در این رساله به صورت دو بعدی انجام شده اند، و ممکن است نتایج تا حداکثر 10 درصد خطا نسبت به حالت واقعی داشته باشند.

نیاز شبکه مخابرات بی سیم سلولی به آنتن هایی با بهره و پرتو تشعشعی مشخص بر اساس پوشش میدانی هر سلول از یک طرف، و افزایش ظرفیت کانال ارتباطی مشترکین از سوی دیگر، سبب شده است تا هم زمان از آنتن های آرایه، در دو یا چند باند فرکانسی نظیر باند gsm و dcs/umts استفاده شود. همچنین برای غلبه بر مشکل فیدینگ چند مسیره بجای استفاده از تنوع فضایی آنتن، که از یک طرف نیاز به فضای زیادی برای نصب روی دکل است و از طرف دیگر سبب افزایش قیمت خواهد شد، از تنوع قطبش آنتن در شبکه مخابراتی استفاده می شود. بنابراین عواملی چون مزایای تنوع قطبش خطی مورب نسبت به سایر تنوع ها در آنتن ها، بکارگیری آنتن آرایه با چند باند فرکانسی در شبکه ارتباطات سیار، اهمیت انحراف الکتریکی پرتو آنتن آرایه نسبت به انحراف مکانیکی پرتو، در اختیار نداشتن فناوری طراحی و ساخت چنین آنتن هایی سبب شد تا طراحی و ساخت آنتن آرایه سه باندی، دو قطبی خطی با انحراف الکتریکی پرتو تشعشعی در راستای عمودی مدنظر قرار گیرد. در این رساله طراحی ساختار چند لایه آنتن تک باند و دو قطبی خطی مورب با شبکه تغذیه میکرواستریپ بررسی و نتایج اندازه-گیری مشخصات الکتریکی آن ارائه می شود. طراحی، نتایج شبیه سازی و اندازه گیری آنتن دو باندی و دو قطبی، با گسترش ساختار تک باند، بیان خواهد شد. ساختار آنتن دی پل v-شکل متقاطع برای حصول عنصر تشعشعی با دو قطبش خطی مورب معرفی و نتایج شبیه سازی مشخصات الکتریکی آن بیان می شود. با ترکیب هندسی پهلو به پهلوی آن، ساختار آنتن سه باندی و دو قطبی با نتایج شبیه سازی و اندازه گیری بیان می شود. ساختار آنتن آرایه خطی سه باندی و دو قطبی پیشنهاد می شود. با ارائه ساختار تغییردهنده فاز و شبکه تغذیه هر باند به صورت جداگانه به آنتن آرایه با انحراف الکتریکی پرتو در هر یک از سه باند فرکانسی دست خواهیم یافت.

از آنجا که تشدید فانو به شدت تحت تأثیر تغییرات محیط است، استفاده از آن در حسگرها، می تواند موجب بهبود قدرت تفکیک پذیری و حساسیت آن شود. در این گزارش پس از معرفی تشدید فانو از دیدگاه فیزیکی و در مقیاس اتمی، به عملکرد آن از نقطه نظر یک پدیده ی موجی پرداخته ایم. همچنین خصوصیات نوری نانوساختار سه بعدی صفحه-حلقه متقارن و نامتقارن در باند فرکانس مرئی و مادون قرمز نزدیک با روش عددی در حوزه زمان توسط نرم افزار cst بدست آورده شده است. با برهم زدن تقارن ساختار صفحه- حلقه هم مرکز تشدید فانو را مورد بررسی قرار داده ایم. از طرفی کاربرد آن ها به عنوان حسگر مورد بررسی قرار گرفته است. مدهای دوقطبی با نام dar و dbr برای ساختار هم-مرکز در طول موج های 1107 نانومتر و 2400 نانومتر رخ داده است و میزان افزونگی میدان به ترتیب برابر با 4 و 19 است. با جابه جایی مرکز صفحه نسبت به حلقه، تقارن ساختار برهم زده شد و شرایط لازم برای پدیدار شدن تشدید فانو فراهم شد. در این حالت مد دوقطبی dbr در طول موج 2519 نانومتر مشاهده می شود. تشدید فانو در محدوده مد dar و در طول موج 1356 نانومتر پدیدار شده است. میزان افزونگی میدان برای ساختار غیر هم مرکز برای تشدید فانو و مد dbr به ترتیب برابر با 21 و 40 بدست آمده است. نشان داده شده است که ساختار هم مرکز مدهای دوقطبی فروتشعشعی و فراتشعشعی را پشتیبانی می کند، که به دلیل تشدید مستقل پلاسمون ها در صفحه و حلقه به وجود می آید. این ساختار پتانسیل بالایی برای کاربری در طیف سنجی چه در باند نوری مرئی و چه در مادون قرمز نزدیک داراست.

در سال های اخیر، تقاضای زیادی برای آنتن های پربازده، ارزان و پر بهره جهت استفاده در مخابرات، دیده بانی و کاربردهای تصویری در فرکانس های مایکروویو و بالاتر وجود داشته است. لینک های بی سیم با سرعت زیاد نیاز به آنتن های با اندازه کوچک و سمت گرائی زیاد با قطبش متقاطع (cross polarization) کم دارند. برای بیان مفاهیم پیشنهادی و ویژگی های طراحی، در این نوشتار فناوری تغذیه موجبر زیرلایه مجتمع (siw) با بهره خوب و پهنای باند مناسب در باندهای فرکانسی k دارای بهره 1 ± 5/12 دسی بل و پهنای باند حدود 5/2 گیگاهرتز (10%) برای مقدار s11 زیر 10- دسی بل و اندازه ای به ابعاد mm354/2 × 40 × 82 است و بازده تشعشعی تقریبی 95 درصد دارد که کاندیدای مناسبی برای این باند می باشد. در طراحی باند فرکانسی ka و میلی متری نیز دارای بهره 1 ± 5/11 دسی بل و پهنای باند 4 گیگاهرتز (11%) برای مقدار s11 زیر 10- دسی بل روی اکثر باند ka با اندازه mm33/3 × 2/39 × 2/69 است و بازده تشعشعی تقریبی بین 75 تا 95 درصد دارد که برای استفاده در این باند نیز مناسب می باشد. طراحی و شبیه سازی ها با استفاده از دو بسته نرم افزاری تمام موج یعنی hfss و cst انجام شدند که به ترتیب از روش اجزاء محدود و حوزه زمان تفاضلی محدود استفاده می نمایند. نتایج، تطابق های خوبی بین این دو روش نشان می دهند.

در این پایان نامه جاذبی جدید بر پایه فریت بایاس شده و رزوناتورهای هلالی شکل که در ان کار گذاشته شده اند پیشنهاد شده است. شبیه سازی و انالیز طرح بوسیله روش fdtd حاکی از انست که جاذب پیشنهادی دارای پاسخی پهن باند است که با افزایش تعداد سلول های ان این میزان به حدود 3 گیگاهرتز نیز نزدیک می شود که بدلیل نواوری در طراحی و بویژه قرار دادن رزوناتورها بصورت هلالی است. بعلاوه برای اولین بار مدلی مداری برای ان ارایه شده است. از انالیز نتایج هم پاسخی مناسبی میان نتایج حاصله از روش استخراج پارامترهای موثر و مدل مداری برای حالت تابش tem مشاهده می شود.

با گسترش روز افزون مخابرات نوری، نیاز به ادوات مختلف در این زمینه فزونی یافت. در این میان، پیدایش گرافن به عنوان تنها ماده¬ی دو بعدی در جهان دریچه¬ای جدید به روی طراحی ادوات پلاسمونیکی گشود. این این رو، هدف از این پایان¬نامه طراحی و شبیه¬سازی یک فیلتر پلاسمونیکی بر پایه¬ی گرافن در ناحیه¬ی فروسرخ دور است. در فصول مقدوماتی به بررسی رفتار و خواص گراف به عنوان ماده¬ای جدید خواهیم پرداخت. طراحی فیلتر با یک روش کلاسیک موسوم به روش امپدانس پله¬ای انجام می¬گیرد. در ادامه، پاسخ فیلتر را به لحاظ تحلیلی و عددی بررسی خواهیم کرد. برای شبیه¬سازی ساختار، از روش تفاضلات محدود در حوزه¬ی زمان استفاده می¬کنیم.

در این پایان نامه اقدام به طراحی و ساخت آنتن مونوپل تیغه ای فراپهن باند از 30 تا 500 مگاهرتز کردیم.