Absorção em quasi-cristais fotônicos

After Yablonovitch's pioneering work on Photonic Crystals [1], there was a growing interest in studies on the propagation of electromagnetic waves in periodic multilayers. Mainly because of the possibility of guiding, allowing or prohibiting the propagation of light in certain frequency bands w...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Silva, Everson Frazão da
Outros Autores: Vasconcelos, Manoel Silva de
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Física
Absorção
Quasi-cristais
Cristais fotônicos
Grafenos
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/44656
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Silva, Everson Frazão da
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description After Yablonovitch's pioneering work on Photonic Crystals [1], there was a growing interest in studies on the propagation of electromagnetic waves in periodic multilayers. Mainly because of the possibility of guiding, allowing or prohibiting the propagation of light in certain frequency bands with the use of band gaps (PBGs). On the other hand, after Kohmoto's pioneering work [2], the study of photonic quasi-crystals has received a lot of prominence. The photonic quasi-crystals exhibit long-range order, nontranslational symmetry and a characteristic in the self-similarity optical spectra [3], a very interesting property in fractal studies. In this doctoral thesis, we will approach a study on the spectrum of absorption and optical transmission in multilayers, using the theory of photonic quasi-crystals. The technique that we will use for the calculation of the optical spectrum will be the technique of the transfer matrix. The photonic quasi-crystals that we will study will be formed by the sequences of Octonacci and Dodecanacci. Graphenes are materials that have received a lot of attention for their optoelectronic properties, even in the absence of a band gap. We intend to use graphene at the interfaces between the layers to obtain the spectra and compare the results without graphenes. We will also investigate the e ect of the chemical potential for the control of band gaps in these structures, as well as the in uence of the oblique incidence. The study of perfect coherent absorption (ACP) has received a lot of prominence in recent years, mainly for several technological applications, such as modulators [4], Bragg re ectors [5], plasmonic structures [6], among others. On the other hand, Hermitian systems, previously present only in quantum mechanics, had their studies expanding to acoustic and electronic systems. Non-Hermitian systems had their equivalent in optical systems where what we call the parity-time symmetry (PT symmetry) occurs, where the material's refractive indices satisfy n(x) = n∗(−x). We calculated the transmission spectrum in a photonic crystal with PT symmetry, formed by known quasi-periodic sequences: Fibonacci, Thue Morse and Double Period. In these structures, high transmission peaks arise due to the use of PT symmetry.
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On the other hand, after Kohmoto's pioneering work [2], the study of photonic quasi-crystals has received a lot of prominence. The photonic quasi-crystals exhibit long-range order, nontranslational symmetry and a characteristic in the self-similarity optical spectra [3], a very interesting property in fractal studies. In this doctoral thesis, we will approach a study on the spectrum of absorption and optical transmission in multilayers, using the theory of photonic quasi-crystals. The technique that we will use for the calculation of the optical spectrum will be the technique of the transfer matrix. The photonic quasi-crystals that we will study will be formed by the sequences of Octonacci and Dodecanacci. Graphenes are materials that have received a lot of attention for their optoelectronic properties, even in the absence of a band gap. We intend to use graphene at the interfaces between the layers to obtain the spectra and compare the results without graphenes. We will also investigate the e ect of the chemical potential for the control of band gaps in these structures, as well as the in uence of the oblique incidence. The study of perfect coherent absorption (ACP) has received a lot of prominence in recent years, mainly for several technological applications, such as modulators [4], Bragg re ectors [5], plasmonic structures [6], among others. On the other hand, Hermitian systems, previously present only in quantum mechanics, had their studies expanding to acoustic and electronic systems. Non-Hermitian systems had their equivalent in optical systems where what we call the parity-time symmetry (PT symmetry) occurs, where the material's refractive indices satisfy n(x) = n∗(−x). We calculated the transmission spectrum in a photonic crystal with PT symmetry, formed by known quasi-periodic sequences: Fibonacci, Thue Morse and Double Period. In these structures, high transmission peaks arise due to the use of PT symmetry. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Depois do trabalho pioneiro de Yablonovitch (em 1987) sobre cristais fotônicos, houve um interesse crescente nos estudossobre a propagação de ondas eletromagnéticas em multicamadas periódicas, principalmente pela possibilidade de guiar,permitir ou proibir a propagação da luz em determinadas faixas de frequência com o uso dos band gaps. Por outro lado, após ostrabalhos pioneiros de Kohmoto (também em 1987), o estudo dos quasi-cristais fotônicos vem recebendo bastante destaque. Osquasi-cristais fotônicos exibem ordem de longo alcance, simetria não translacional e uma característica nos espectros ópticosde auto-similaridade, uma propriedade bastante interessante nos estudos dos fractais. Nesta tese de doutorado, abordaremos umestudo sobre o espectro de absorção e transmissão óptica em multicamadas, utilizando a teoria dos quasi-cristais fotônicos. Atécnica que utilizamos para o cálculo do espectro óptico é a técnica da matriz transferência. Os quasi-cristais fotônicos queestudamos são formados pelas sequências de Octonacci e Dodecanacci. Também, os grafenos são materiais que receberambastante atenção por suas propriedades optoeletrônicas, mesmo com ausência de band gap. Nesta tese usamos o Grafeno nasinterfaces entre as camadas para obtenção dos espectros e comparamos os resultados com o caso sem grafenos. Investigamostambém o efeito do potencial químico para o controle dos band gaps nessas estruturas, bem como a influência da incidênciaoblíqua. O estudo da absorção coerente perfeita tem recebido também bastante destaque nos últimos anos, sobretudo pordiversas aplicações tecnológicas, como moduladores, refletores de Bragg, estruturas plasmônicas, entre outras. Por outro lado,sistemas hermitianos, anteriormente presentes apenas na mecânica quântica, tiveram seus estudos se expandindo para sistemas-acústicos e eletrônicos. Os sistemas não hermitianos, tiveram seu equivalente em sistemas ópticos onde ocorre o quechamamos de simetria de paridade-tempo (simetria PT), onde os índices de refração do material satisfazem a condição n(x) =n * (-x). Nesta tese calculamos ainda o espectro de transmissão em um cristal fotônico com simetria PT que são formados porsequências quasi-periódicas bastante conhecidas na literatura, a saber: Fibonacci, Thue Morse e Duplo Período. Em nossosresultados mostramos a existência de picos de alta transmissão em conseqüência da definição da simetria PT nos quasi-cristaisfotônicos. 2021-10-19T17:36:45Z 2021-10-19T17:36:45Z 2021-07-27 doctoralThesis SILVA, Everson Frazão da. Absorção em quasi-cristais fotônicos. 2021. 91f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/44656 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA

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