رضا عبدی قلعه

امواج سطحی (پلاریتون های سطحی) نوعی از امواج الکترومغناطیس هستند که در مرز مشترک بین دو محیط متفاوت تشکیل می شوند. دامنه امواج سطحی با حرکت از مرز مشترک به طرف کناره ها به صورت نمایی افت پیدا کرده و صفر می شود. لذا بیشترین دامنه میدان را در فصل مشترک خواهیم داشت. این امواج که در مورد فلزات بیشتر با نام پلاسمون های سطحی شناخته می شوند کاربرد های زیادی در زمینه های اپتیک غیر خطی، مطالعه دقیق سطوح، مدولاتور های اپتیکی وحسگر ها دارند. تاکنون پدیده امواج سطحی در محیط های مختلف از قبیل بلور های فوتونی نیمه بی نهایت یک بعدی، همچنین بلافاصله بعد از اختراع متامواد چپگرد، در این یک محیط نیمه بی نهایت و یک بره از این متامواد و غیره مطالعه شده است. اخیراً، پس از اختراع گرافن و با توجه به خواص بسیار منحصر بفرد آن، محققین به استفاده از گرافن در درون ساختار های لایه ای یک بعدی ترغیب شدند. خواص اپتیکی و الکترونیکی گرافن وابسته به رسانندگی سطحی آن است که به وسیله ی ولتاژ ورودی قابل کنترل است که این خود باعث تنظیم پذیری خواص اپتیکی ساختار های لایه ای حاوی گرافن می شود. در سال های اخیر نوع جدیدی از متامواد مطرح شده است که با نام کلی متامواد هایپربولیک شناخته می شوند. این مواد عمدتاً از ساختار های لایه ای شامل ترکیب دی الکتریک- فلز، دی الکتریک - متامواد و اخیراً دی الکتریک- گرافن طراحی و ساخته می شوند که در نواحی فرکانسی خاصی به صورت محیطی همگن در نظر گرفته شده و خواص پاشندگی هایپربولیک از خود بروز می دهند. در این پایان نامه ما به بررسی پلاریتون های سطحی در مرز متامواد هایپربولیک گرافن - پایه که یک ساختار لایه متشکل از لایه های دی الکتریک و گرافن که محور اپتیکی آن دارای زاویه قرار گیری نسبت به محور های مختصات کارتزین است، با هوا می پردازیم. به همین منظور خواص پاشندگی و امکان تحریک پلاریتون های سطحی را یک بار در مزر یک محیط نیمه بینهایت و بار دیگر یک بره از متامواد هایپربولیک مورد مطالعه را بررسی می کنیم. با استفاده از روش بازتاب داخلی کلی تضعیف شده وجود پلاریتون های سطحی را تحقیق کرده و همچنین تنظیم پذیری سیستم با استفاده از پارامتر-های کنترلی گرافن، زاویه قرار گیری محور اپتیکی و ضخامت لایه دی الکتریک به کار رفته در متامواد هایپبولیک را نشان می دهیم.