Διάδοση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε πολυστρωματικές ανισότροπες φωτονικές δομές

Πανταζή, Αικατερίνη; Pantazi, Aikaterini

dc.contributor.author	Πανταζή, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Pantazi, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2016-06-15T08:25:28Z
dc.date.available	2016-06-15T08:25:28Z
dc.date.issued	2016-06-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42722
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9405
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Photonics	en
dc.subject	Computational dissertation	en
dc.subject	Berreman method	en
dc.subject	Propagation matrix	en
dc.subject	Solid state physics	en
dc.subject	Φωτονική	el
dc.subject	Υπολογιστική φυσική	el
dc.subject	Στερεά κατάσταση	el
dc.subject	Πίνακας μεταφοράς	el
dc.subject	Μέθοδος Μπέρρεμαν	el
dc.title	Διάδοση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε πολυστρωματικές ανισότροπες φωτονικές δομές	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική στερεάς κατάστασης	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	7-10
heal.abstract	Η εν λόγω διπλωματική εργασία αφορά στην θεωρητική μελέτη της διάδοσης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε οπτικές συχνότητες μέσα σε ανισότροπες φωτονικές δομές. Η μέθοδος η οποία χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη αυτή είναι του Berreman σύμφωνα με την οποία μια ανομοιογενής ανισότροπη δομή διαμερίζεται σε λεπτότερες οι οποίες θεωρούνται κατά προσέγγιση ομοιογενείς. Έτσι δίνεται η δυνατότητα μελέτης οπτικά ενεργών υλικών, αλλά και πλακιδίων που να αποτελούνται από στρώματα διαφορετικών ανομοιογενών υλικών. Για τη μελέτη τέτοιων συστημάτων αναπτύχθηκε κώδικας ο οποίος προσομοιώνει την απόκριση των υλικών κατά την διάδοση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Συγκεκριμένα, ο κώδικας που αναπτύχθηκε μας δίνει τους συντελεστές ανάκλασης και διέλευσης για επίπεδο κύμα το οποίο προσπίπτει κάθετα σε ένα εν γένει πολυστρωματικό πλακίδιο. Τα υλικά τα οποία μελετήθηκαν είναι νηματικοί και χοληστερικοί υγροί κρύσταλλοι. Τα αποτελέσματα του κώδικα συγκρίθηκαν με αναλυτικά αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία, και βρέθηκε πολύ καλή συμφωνία. Ως εφαρμογή, προτείνουμε μια φωτονική ετεροδομή που αποτελείται από πλακίδια χοληστερικών / νηματικών / χοληστερικών υγρών κρυστάλλων και η οποία λειτουργεί ως φωτονική δίοδος, δηλαδή επιτρέπει στο φως να περάσει από τη δομή μόνο κατά τη μια φορά πρόσπτωσης, π.χ. από τα αριστερά. Μια τέτοια φωτονική δίοδος βρίσκει εφαρμογή στην παγίδευσης φωτός (light trapping) σε διατάξεις συλλογής ηλιακού φωτός. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, περιγράφεται η μέθοδος του Berreman, καθώς και όλα τα μαθηματικά εργαλεία τα οποία χρησιμεύουν στην σωστή κατασκευή του κώδικα. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις οπτικές ιδιότητες των πλακιδίων υγρών κρυστάλλων τα οποία μελετήθηκαν. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθενται αναλυτικά αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία ενώ στο τέταρτο κεφάλαιο τα αναλυτικά αποτελέσματα συγκρίνονται με αυτά που προκύπτουν από τον υπολογιστικό κώδικα. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η δίοδος, και δίνονται τα αποτελέσματα για την διέλευση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τέλος, στο παράρτημα δίνονται οι υπορουτίνες του προγράμματος.	el
heal.abstract	This dissertation thesis describes a theoretical approach of light propagation in anisotropic photonic structures. The method used was proposed by Berreman according to which an inhomogeneous anisotropic stucture is divided into thinner structures that are approximatelly considered homogeneous. Thus, optically active materials or even slabs consisted of layers of different inhomogeneous materials can be studied computationally. In order to study such structures we developed a computer code simulating wave propaga tion within inhomogeneous anisotropic structures. The code provides the reflectance and transmittance of plane electromagnetic wave incident normally on multilayer slab. We have applied Berreman’s method to 1-D anisotropic structures consisting of nematic and cholesteric liquid crystals. The code results are compared against analytical results from the literature, and are found to be in very good agreement. As an application we propose a photonic heterojunction, consisting of cholesteric/nematic/ cholesteric liquid crystal slabs operating as a photonic diode by permitting light transmittance only in one direction. Such a structure can be used in photovoltaic devices in order to increase their effectiveness due to the light trapping effect. In the first section we present the mathematical formalism underlying Berreman’s method. In the second section, optical properties of liquid crystals are discussed. In the third section we provide an analytic formula for cholesteric liquid crystals which, in the fourth sec- tion, is compared against the numerical output of Berreman’s method. In the fifth section we study numerically the light transmittance and corresponding one-way propagation of the liquid-crystalline photonic diode. Finally in the appendix the program subroutines are given.	en
heal.advisorName	Γιαννόπαπας, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Τσιγαρίδας, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	58 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true