Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorTaşgın, Mehmet Emre
dc.contributor.advisorOvalı, Rasim Volga
dc.contributor.authorÖztürk, Elif
dc.date.accessioned2024-11-27T07:34:57Z
dc.date.issued2024-03
dc.date.submitted2024-03
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11655/36203
dc.description.abstractThe optical properties of metal nanoparticles (MNPs) are primarily determined by localized surface plasmon resonances. In an MNP, the frequency of localized surface plasmons depends on the particle’s size, geometry, and the refractive index of the surrounding local medium. When MNPs are in close proximity, localized hot spots emerge around the nanoparticle, and these plasmonic hot spots play a crucial role, particularly in optical fields. Metal surfaces where plasmonic hot spots occur can lead to the concentration and enhancement of light waves during the journey of light. The formation of plasmonic hot spots is contingent upon the shape and structure of metal surfaces, with smooth and symmetric surfaces facilitating their creation. MNPs can interact with each other through these plasmonic hot spots, resulting in various effects such as polarization, sensitivity, and refractive index changes. The ability to control the refractive index with another (auxiliary) light can revolutionize all photonic technologies. This thesis investigates light propagation in such an environment using both analytical and FDTD (finite difference time domain) methods. This examination goes beyond illustrating light propagation in such photonic devices; it also aims to explore the phenomenon of slow light that can be observed in such a system. The concept of slow light has been previously explored with photonic crystals, relying on deliberately altering the photonic bandgap of these crystals through precise defects. However, these studies are limited by their dependence on photonic crystals, requiring high precision and suffering from low process efficiency due to their irreversible nature. Plasmonic technology offers a more effective solution in this regard. The discussed system not only promises index enhancement but also explores materials with epsilon-near-zero (ENZ) indices, where the index approaches zero. It is possible to achieve both increased index and near-zero index without altering the MNP structure using control light. In this area with limited literature, the data obtained with varying scenarios in this study will serve as a foundation for future research. This study examines the analytical and simulation-based solutions for the changing refractive index due to plasmonic effects in silver nanorods. This allows for the investigation of changing group velocities along with the changing refractive index in the system established with silver nanorods. The consistent and meaningful results obtained from both analytical and simulation-based studies within the scope of the thesis provide a strong basis for future experimental studies. The research demonstrates that all of these effects can be achieved with the assistance of auxiliary light. One surprising and valuable finding is that the control (Ex) source, which would not have a direct impact on the polarization of the signal (Ey) under normal circumstances, induces changes in the signal (Ey). This is due to the indirect influence of the change in polarization at the hot spot, even though the control (Ex) does not contribute to the polarization at the ends of the rod along the y-axis. This simulation first examined the case where the amplitude ratios of the signal and control sources were 1. Subsequently, different amplitude ratios (1, 10, 100, 200) were used, and the system’s response around the hot spot was investigated. In these examinations, a polarization change in the same direction as the signal source, orthogonal to the control, was observed with the varying amplitude of the control source. Under normal circumstances, a change in the amplitude of the control source would not be expected to induce a change in the polarization direction of the signal. However, due to coupling, it was observed that even when the signal source is constant, the changing amplitude of the control contributes to the polarization in the same direction as the signal. The observed anomalous dispersion, ENZ, and other parameters are entirely attributed to this effect. This internally consistent study lays the groundwork for future experimental studies.tr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectPlazmoniktr_TR
dc.subjectGüçlendirilmiş Kırılma İndisitr_TR
dc.subjectEpsilon Sıfıra Yakıntr_TR
dc.subject.lcshFizik mühendisliğitr_TR
dc.titleKırılma İndisi Güçlendirilmiş Plazmonik Aygıtlarda Işık Yayılımıtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetMetal nanoparçacıkların (MNP) sahip olduğu optik özellikler, temelde lokalize yüzey plazmon rezonanslarıyla belirlenmektedir. Bir MNP'de, lokalize olmuş yüzey plazmonlarının frekansı; partikülün boyutu, geometrisi ve bulunduğu yerel ortamın kırılma indisine bağlıdır. MNP'ler birbirine nanometre mesafesinde bulundukları koşullarda, nanoparçacık çevresinde lokalize olmuş sıcak noktalar (hot spot) oluşur. Plazmonik sıcak noktalar, özellikle optik alanlarda önemli rol oynar. Örneğin, plazmonik sıcak noktaların oluştuğu metal yüzeyler, ışık yolculuğu sırasında ışık dalgalarının yoğunlaştırılmasına ve güçlenmesine neden olabilir. Plazmonik sıcak noktaların oluşumu, metal yüzeylerin şekline ve yapısına bağlıdır. Özellikle, metal yüzeylerin düzgün ve simetrik olması, plazmonik sıcak noktaların oluşumunu kolaylaştırır. MNP'ler bu sıcak noktalar aracılığıyla birbirleri ile etkileşebilirler. Bu etkileşimler, polarizasyon, duyulgunluk ve indis değişimi gibi birçok etkiye neden olmaktadır. Kırılma indisinin başka (yardımcı) bir ışık ile kontrol edilmesi, tüm fotonik teknolojilerini değiştirecektir. Bu tezde, böyle bir ortamda ışık yayılımı hem analitik hem de FDTD (finite difference time domain metodu) ile incelenmiştir. Bu tür bir inceleme sadece bu tarz fotonik cihazlarda ışık yayılımının örneklenmesi amacını içermemektedir. Aynı zamanda, bu tür bir sistemde gözlemlenebilecek yavaşlatılmış ışık (slow light) fenomeninin incelenmesi amaçlanmıştır. Yavaşlatılmış ışık konusu fotonik kristallerle daha önceden çalışılmış olup fotonik kristallerin fotonik bant aralığının bilinçli kusurlarla değiştirilmesi tekniğine dayanmaktadır. Ancak bu çalışmalar fotonik kristallerle yapıldığından hem değişimler çok küçük olmakta hem süreç çok hassasiyet istemekte ve aynı zamanda tersinir olmamalarından dolayı düşük proses verimliliğine götürmektedir. Plazmonik teknolojisi bu konudaki en etkili çözümü sunmaktadır. Bahsi geçen sistem sadece indeks güçlendirmesini değil, aynı zamanda sıfıra-yakın-epsilon (epsilon-near-zero, ENZ), yani indeksi sıfıra yakın, malzemeleri de incelemeyi vaadetmektedir. MNP yapısını değiştirmeden kontrol ışığı ile hem arttırılmış indeks hem de sıfıra-yakın-indeks elde edilebilmektedir. Literatürde çalışmaları oldukça kısıtlı olan bu alanda değişen senaryolarla birlikte elde edilen verilerin daha sonra oluşturulacak çalışmalar için temel oluşturma etkisi bulunmaktadır. Bu çalışmayla birlikte, gümüş nanocubuklarda plazmonik etkiyle birlikte değişen kırma indisinin hem sonlu fark zaman alanı metoduyla hem de analitik olarak çözümü incelenmiştir. Bu sayede gümüş nanocubuklarla kurulan bu sistemde değişen kırma indisiyle birlikte değişen grup hızları incelenmiştir. Tez kapsamında yapılan analitik temelli ve simülasyon temelli çalışmalar sayesinde birbiriyle tutarlı ve anlamlı sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmalar yardımcı bir ışık yardımıyla tüm bunların yapılabileceği gösterilmiştir. Şaşırtıcı ve değerli olan kontrol (Ex) kaynağının normal şartlarda sinyalin (Ey) polarizasyonu üzerinde bir etkisi olamayacak konumda olmasına rağmen sinyal (Ey) üzerinde değişiklik yaratmasıdır. Bunun nedeni direkt olarak kontrol (Ex); y eksenli rodun uzun eksen uçlarındaki polarizasyona katkı vermemesine rağmen sıcak noktada meydana gelen değişimin indirekt olarak sinyal (Ey) üzerindeki etkisidir. Simülasyon ilk olarak, sinyal ve kontrol kaynaklarının genliklerinin oranlarının 1 olduğu durumda incelenmiştir. Devamında ise farklı genlik oranları kullanılıp (1, 10, 100, 200) sistemin sıcak nokta çevresindeki tepkisi incelenmiştir. Buradaki incelemelerde kontrol kaynağın değişen genliğiyle kontrole dik olan sinyal kaynağıyla aynı yönde polarizasyon değişimi gözlemlenmiştir. Normal şartlarda kontrol kaynağındaki genlik değişiminin sinyalle aynı yönlü polarizasyonda bir değişim yaratması beklenmemektedir. Ancak eşleşme (coupling) dolayısıyla sinyal kaynağı sabit olduğu durumda dahi değişen kontrol genliğinin sinyal kaynağıyla aynı yönlü polarizasyona katkı sağladığı gözlenmiştir. Anormal dispersiyon, ESY ve diğer parametrelerin tamamının gözlenmesi tamamen bu etkiden kaynaklanmaktadır. Birbiriyle tutarlı olan bu çalışma neticesinde ilerde yapılabilecek deneysel çalışmalara temel oluşturulmuştur.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR
dc.embargo.termsAcik erisimtr_TR
dc.embargo.lift2024-11-27T07:34:57Z
dc.fundingYoktr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster