Electromagnetic structures and devices based on manipulation of displacement current flow : doctoral thesis - Okorn, Boris; Hrabar, Silvio; Sancho-Parramon, Jordi (Zagreb : B. Okorn ; Fakultet elektrotehnike i računarstva, 2018)
U ovoj disertaciji se istražuje praktična implementacija nano-optičkog sklopovlja slična arhitekturi elektroničkih krugova korištenih u radiofrekvencijskom dijelu spektra. Predstavljene su razne elektromagnetske strukture za upravljanje toka posmačne struke, bazirane na nedavno predstavljenom konceptu D-dot žice. Pokazano je analitički i numerički da je par D-dot žica analogan uobičajenoj prijenosnoj liniji no s većom karakterističnom imepdancijom i vrlo velikom valnom duljinom. Navedeni rezultati su pokazani eksperimentalno, mjerenjima na specijalno dizajniranim radiofrekvencijskim replikama D-dot struktura. Nadanje, takva prijenosna linija je modelirana odgovarajućim ekvivalentnim elektromagnetskim modelom temeljenim na teoriji mreža u kojeg su ugrađeni svi fizikalni mehanizmi koje uzrokuju i posmačna i kondukcijska struja u praktičnim implementacijama. Također je pokazano da tok posmačne struje može izazvati zračenje. Na temelju tih zaključaka nove optičke antene i pripadne elektromagnetske naprave su predložene i numerički verificirane. Na kraju je dana studija izvedivosti direktne eksperimentalne verifikacije D-dot koncepta u optičkom dijelu spektra bazirana na karakterizaciji naprava temeljenih na D-dot konceptu, te je dano i nekoliko praktičnih izvedbi.
Ključne riječi: metatronika, optička D-dot žica, optički nano-sklopovi
This thesis is intended to contribute towards the practical implementation of optical nano-circuits with mutual interconnections similar to the architecture of electronic circuitry. Particularly, it discusses various electromagnetic structures for manipulation and guidance of the displacement current flow, based on a recently introduced concept of the D-dot wire. It is shown analytically and numerically that a pair of D-dot wires acts as an analog of an ordinary transmission line, but with a very high characteristic impedance and extremely long wavelength. Aforementioned results have also been verified experimentally, by measurements on specially designed scaled radiofrequency replicas of D-dot-based structures. Furthermore, such a transmission line is modelled using an appropriate equivalent circuit that takes into account all physical mechanisms based on both displacement and conduction currents present in realistic implementations. In addition, it is shown that the streamlined flow of displacement current can cause radiation. Based on these findings, novel ‘optical’ loop-antenna and associate electromagnetic structures are proposed and their operation is verified numerically. Finally, a feasibility study of direct experimental verification of the D-dot wire concept in the optical regime, based on a device based approach, is shown and several practical recommendations are given.
Keywords: metatronics, D-dot wire, optical nano-circuits
Bibliografija str. 128-134.