dc.contributor.advisor | Gürel, Çiğdem Seçkin | |
dc.contributor.author | Engin Kıraç, Ezgi | |
dc.date.accessioned | 2024-10-15T07:15:45Z | |
dc.date.issued | 2024 | |
dc.date.submitted | 2024-04-22 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11655/35972 | |
dc.description.abstract | Plasma photonic crystal (PFC) structure is created by arranging a material exhibiting
both dielectric and plasma properties in a multilayered manner according to different
sequences. This thesis study focuses on the design of plasma photonic crystal
structures with specific sequences that can be used in various optical applications, and
investigates their reflection, transmission and absorption behaviors. In the designed
structures, the first section employs homogeneous, non-magnetized, weakly ionized
plasma material. In the second section, magnetized plasma material is used to create
new designs. The Transfer Matrix Method (TMM) is employed in this study, and its
formulation is provided.
After confirming the results of similar studies in the literature, four different PFC’s are
designed using periodic sequences, Fibonacci, Thue-Morse and Cantor series. These
designs are expanded to include and exclude defect layers. Air and different dielectric
materials are chosen as defect layers. For each of PFC structures, the effects of
plasma electron density, defect layer dielectric constant and thickness on reflection
and transmission behaviors are examined in the first section. Additionally, for the
magnetized PFC structure, new parameters such as external magnetic field and
collision frequency are also analyzed to determined reflection, transmission, and
absorption behaviors, specifically for periodic and Cantor series-based designs.
In the literature, it is reported that PFC designs based on periodic, Fibonacci, Thue-
Morse and Cantor sequences exhibit distinct characteristics in terms of optical
reflection, transmission, and absorption behaviors. This thesis investigates the
comparative contributions of these structures to PFC design by considering various
structural parameters together. Periodic PFC forms result with multi-channel
transmission characteristic. Fibonacci Sequence PFC yields high reflection at low
frequencies and creates a multi-channel structure at high frequencies. Thue-Morse
Sequence PFC is primarily suited for single-channel transmission but exhibits high
reflection outside the transmission region. Cantor Sequence PFC uniquely displays
broader transmission behavior compared to the others. For magnetized plasma,
similar characteristics emerge, with both periodic and Cantor sequence-based
structures exhibiting increased transmission bandwidths. These findings highlight the
potential of PFC designs based on different mathematical series for some current
optical applications such as optical filters, wavelength multipliers, and optical sensors. | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Plazma | tr_TR |
dc.subject | Elektromanyetik dalga | tr_TR |
dc.subject | Plazma fotonik kristal yapılar | tr_TR |
dc.subject | Kusur katmanı | tr_TR |
dc.subject | Transfer matris metodu plazma | tr_TR |
dc.subject.lcsh | Mühendislik | tr_TR |
dc.title | Plazma Tipi Malzeme İçeren Fotonik Kristal Yapıların Tasarımı | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Plazma Fotonik Kristal (PFK) yapısı, literatürde bir dielektrik malzeme ile plazma
özelliği gösteren bir malzemenin çok katmanlı olarak farklı dizilimlere göre
sıralanmasıyla oluşturulmaktadır. Bu tez çalışması, farklı optik uygulamalarda
kullanılabilecek bazı özel dizilimlere sahip PFK yapılarının tasarımı ve her biri için
yansıma, iletim ve soğurma davranışlarının incelenmesini ele almaktadır. Tasarlanan
yapılarda ilk bölümde homojen, manyetize olmayan, zayıf iyonlaşmış plazma
malzemesi kullanılmış, ikinci bölümde manyetize edilmiş bir plazma malzemesi
alınarak yeni tasarımlar oluşturulmuştur. Çalışmada Transfer Matrisi Metodu (TMM)
kullanılmış ve metodun formülasyonu verilmiştir.
Çalışmada önce literatürde yer alan benzer araştırmaların sonuçları doğrulandıktan
sonra periyodik dizilim, Fibonacci, Thue-Morse ve Cantor serileri kullanılarak dört
farklı PFK grubu tasarlanmış ve kusur katmanı içeren ve içermeyen olmak üzere bu
tasarımlar çeşitlendirilmiştir. Kusur katmanı olarak hava ve farklı dielektrik
malzemeler seçilmiştir. Oluşturulan bu farklı PFK’ların her biri için ilk bölümde
plazmanın elektron yoğunluğu, kusur katmanının dielektrik sabiti ve kalınlığının
yapıların yansıma ve iletim davranışlarına olan etkileri incelenmiştir. Manyetize
edilmiş plazmalı PFK yapısı için de dış manyetik alan ve çarpışma frekansı gibi ek
parametrelerin bu kez yansıma, iletim ve soğurma davranışlarına etkilerini incelemek
üzere periyodik dizilim ve Cantor serisi dizilimli tasarımlar için elde edilerek
yorumlanmıştır.
Literatürde yapılan çalışmalarda periyodik, Fibonacci, Thue-Morse ve Cantor
serilerine göre dizilimi yapılmış PFK tasarımlarının optik yansıtma, iletim ve soğurma
davranışları açısından her birinin farklı özellikler gösterdiği yer almaktadır. Bu tez
çalışmasında bu yapıların farklı yapısal parametreler için bir arada ele alınmış
olmasıyla PFK tasarımına getirileri karşılaştırılmalı olarak incelenebilmiştir. Periyodik
dizilimli yapının çok kanallı bir iletim yapısı oluşturduğu, Fibonacci dizilimli yapının
düşük frekanslarda yüksek yansıtma, yüksek frekanslarda ise çok kanallı bir yapı
meydana getirdiği, Thue-Morse dizilimli yapının tek kanallı iletime uygun olduğu,
ancak bu iletim bölgesi dışında yüksek yansıma özelliği gösterdiği ve Cantor dizilimli
PFK yapısının diğerlerinden farklı olarak daha geniş bantlı bir iletim davranışı
gösterdiği anlaşılmıştır. Manyetize edilmiş plazma için alınan sonuçlarda ise benzer
özellikler ortaya çıkmakta fakat bu kez periyodik ve Cantor dizilimli yapıların her
ikisinin de iletim bandı genişliklerinin arttığı görülmektedir. Elde edilen sonuçlar, farklı
matematik serilere göre dizilmiş PFK yapılarının optik filtre, dalga boyu çoklayıcı ve
optik sensör gibi güncel birçok uygulamada değerlendirileceğini göstermektedir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Elektrik –Elektronik Mühendisliği | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2024-10-15T07:15:45Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |