Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAAA_TESE.pdf: 1802680 bytes, checksum: 89f89876081eff2b7412d1b633210e6c (MD5) Previous issue date: 2012-03-03 / In this work, we present a theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in multilayer structures called Photonic Crystals. For this purpose, we investigate the phonon-polariton band gaps in periodic and quasi-periodic (Fibonacci-type) multilayers made up of both positive and negative refractive index materials in the terahertz (THz) region. The behavior of the polaritonic band gaps as a function of the multilayer period is investigated systematically. We use a theoretical model based on the formalism of transfer matrix in order to simplify the algebra involved in obtaining the dispersion relation of phonon-polaritons (bulk and surface modes). We also present a quantitative analysis of the results, pointing out the distribution of the allowed polaritonic bandwidths for high Fibonacci generations, which gives good insight about their localization and power laws. We calculate the emittance spectrum of the electromagnetic radiation, in THZ frequency, normally and obliquely incident (s and p polarized modes) on a one-dimensional multilayer structure composed of positive and negative refractive index materials organized periodically and quasi-periodically. We model the negative refractive index material by a effective medium whose electric permittivity is characterized by a phonon-polariton frequency dependent dielectric function, while for the magnetic permeability we have a Drude like frequency-dependent function. Similarity to the one-dimensional photonic crystal, this layered effective medium, called polaritonic Crystals, allow us the control of the electromagnetic propagation, generating regions named polaritonic bandgap. The emittance spectra are determined by means of a well known theoretical model based on Kirchoff s second law, together with a transfer matrix formalism. Our results shows that the omnidirectional band gaps will appear in the THz regime, in a well defined interval, that are independent of polarization in periodic case as well as in quasiperiodic case / Neste trabalho, apresentamos um estudo te?rico da propaga??o das ondas eletromagn?ticas em estruturas de multicamadas denominadas de Cristais Fot?nicos. Para este fim, investigamos os band gaps dos polaritons de fonons em multicamadas peri?dicas e quasi-peri?dica (tipo Fibonacci), compostas por dois materiais com ?ndices de refra??o positivo e negativo na regi?o de terahertz (THZ). O comportamento dos band gaps polarit?nicos como uma fun??o do per?odo da multicamada ? investigado sistematicamente. Utilizamos um modelo te?rico baseado no formalismo da matriz de transfer?ncia com o objetivo de simplificar a ?lgebra envolvida na obten??o da rela??o de dispers?o dos polaritons de fonons (modos de volume e superf?cie). Tamb?m, apresentamos uma an?lise quantitativa dos resultados, apontando para a distribui??o das larguras das bandas polarit?nicas permitidas para altas gera??es de Fibonacci, que nos d? uma boa compreens?o sobre sua localiza??o e leis de pot?ncia. Calculamos o espectro de emit?ncia da radia??o eletromagn?tica, na frequ?ncia de THz, incidente normalmente e obliquamente (modos polarizados s e p) sobre uma estrutura unidimensional de multicamadas composta por materiais com ?ndices de refra??o positivo e negativo organizados periodicamente e quasi-periodicamente. Modelamos o material com ?ndice de refra??o negativo por um meio efetivo cuja permissividade ? caracterizada por uma fun??o diel?trica dependente da frequ?ncia do polariton de fonon, enquanto para a permeabilidade magn?tica temos uma fun??o tipo Drude dependente da frequ?ncia. Semelhante ao cristal fot?nico unidimensional, este meio efetivo em camadas, chamado cristal polarit?nico, nos permite o controle da propaga??o electromagn?tica, gerando regi?es denominadas de bang gaps polarit?nicos. Os espectros de emit?ncia s?o determinados por meio de um modelo te?rico bem conhecido baseado na segunda lei de Kirchoff, juntamente com o formalismo da matriz de transfer?ncia. Nossos resultados mostram que aparecem bang gaps ominidirecionais no regime de THz, num intervalo bem definido, que s?o independentes da polariza??o no caso peri?dico bem como no caso quasi-peri?dico

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-14T22:09:08Z No. of bitstreams: 1 EversonFrazaoDaSilva_DISSERT.pdf: 2057443 bytes, checksum: df06b15353c2425944df3091dd1ca916 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-16T00:25:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EversonFrazaoDaSilva_DISSERT.pdf: 2057443 bytes, checksum: df06b15353c2425944df3091dd1ca916 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T00:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EversonFrazaoDaSilva_DISSERT.pdf: 2057443 bytes, checksum: df06b15353c2425944df3091dd1ca916 (MD5) Previous issue date: 2016-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A riqueza das propriedades ?pticas e eletr?nicas do grafeno tem atra?do um enorme interesse. O grafeno tem alta mobilidade e transpar?ncia ?ptica, al?m da flexibilidade, robustez e estabilidade. At? recentemente, o foco principal tem sido a f?sica fundamental e a f?sica dos dispositivos eletr?nicos. No entanto, acreditamos que o verdadeiro potencial dos grafenos encontra-se na fot?nica e na optoeletr?nica, onde a combina??o das suas propriedades ?pticas e electr?nicas s?o ?nicas e podem ser plenamente exploradas, mesmo na aus?ncia de um ?band gap? eletr?nico. Nesta tese estudamos os espectros de transmissividade ?ptica em multicamadas diel?tricas peri?dicas (cristais fot?nicos) e em multicamadas que obedecem a sequ?ncias quasiperiodicas (quasi-cristais fot?nicos) compostos por grafenos e comparamos nossos resultados com as mesmas estruturas sem grafenos. Deste modo, no primeiro momento calculamos o espectro de transmit?ncia em cristais fot?nicos, formados por alternadas camadas de diel?tricos com permissividades eA e eB, apenas para efeitos comparativos. No segundo momento introduzimos entre os materiais diel?tricos monocamadas de grafeno. Em seguida, estudamos os quasicristais fot?nicos de Fibonacci, com e sem grafenos entres as camadas diel?tricas, que podem ser gerados por uma rela??o de recorr?ncia do tipo: Sj+1 = SjSj-1, onde S0= B e S1=A. Em ambos os casos utilizamos a t?cnica da matriz transfer?ncia para obter os espectros de transmit?ncia. Estudamos ainda uma generaliza??o da estrutura de Fibonacci chamada de quasicristais de Octonacci, onde o en?simo estagio da dessas estrutura de multicamadas (Sn) ? dado pela regra de recorr?ncia Sn = Sn-1 Sn-2Sn-1, com n>2 com S1= A e S2= B. Finalmente, por completeza, estudamos mais uma generaliza??o da sequencia de Fibonacci chamada de Dodecanacci, que pode ser gerada apartir da regra de infla??o: A->AABAA e B->AB. Nossos resultados mostram que todo os espectros ?pticos s?o afetados e seus ?band gaps? ligeiramente transladados para altas freq??ncias. Tamb?m mostramos que as propriedades de fractalidade e auto-similaridade dos espectros s?o mantidas, para altas freq??ncias. Nossos resultados revelam um bom insight para aplica??o em novos dispositivos a base de multicamadas quasiperi?dicas, em vez dos famosos refletores de Bragg.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-05-31T20:37:34Z No. of bitstreams: 1 EdiRozemberghBrasileiroDaSilvaBrandao_TESE.pdf: 21206961 bytes, checksum: 7b22e84f9eeadd1446a3596114b8ad22 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-01T19:35:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdiRozemberghBrasileiroDaSilvaBrandao_TESE.pdf: 21206961 bytes, checksum: 7b22e84f9eeadd1446a3596114b8ad22 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T19:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdiRozemberghBrasileiroDaSilvaBrandao_TESE.pdf: 21206961 bytes, checksum: 7b22e84f9eeadd1446a3596114b8ad22 (MD5) Previous issue date: 2016-10-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Neste trabalho, apresentamos um estudo te?rico da propaga??o das ondas eletromagn?ticas em estruturas de multicamadas denominadas de Cristais Fot?nicos. Dentro deste escopo, este trabalho possui tr?s vertentes. Na primeira parte, estudamos teoricamente os espectros de transmiss?o em quasi-cristais fot?nicos unidimensionais, composta de materiais SiO2 (A) e TiO2 (B), organizada seguindo a sequ?ncia de Octonacci, onde o en?simo est?gio da multicamada Sn ? dado pela regra Sn=Sn-1Sn-2Sn-1, para n ? 3 e com S1=A e S2=B. A express?o de transmit?ncia foi obtido empregando um c?lculo te?rico baseado no m?todo da matriz de transfer?ncia. Para ondas incidentes normalmente, observamos que, para uma mesma gera??o, os espectros de transmiss?o para ondas transversais el?ctricas (TE) e ondas transversais magn?ticas (TM) s?o iguais ao menos de forma qualitativa, e eles apresentam uma propriedade de escala em que um comportamento auto-similar ? obtido, como uma evid?ncia de que esses espectros s?o fractais. Os espectros mostram regi?es onde os band gaps unidirecionais emergem para as gera??es espec?ficas da estrutura fot?nica de Octonacci, exceto para ondas TM. Para ondas TE, notamos que todos eles t?m quase a mesma largura, por diferentes gera??es. N?s tamb?m relatamos a localiza??o de modos como consequ?ncia da quase-periodicidade da heteroestrutura.Na segunda parte, investigamos os espectros de transmiss?o ?ptica para as ondas de polariza??o s (TE) e p (TM) em quasi-cristais fot?nicos unidimensionais em uma estrutura de multicamadas quase-peri?dicas composta por camadas alternadas de SiO2 e metamateriais, organizada seguindo a sequ?ncia de Octonacci. As equa??es de Maxwell e t?cnica da matriz de transfer?ncia s?o usadas para obter o espectro de transmiss?o para propaga??o de campos eletromagn?ticos incidentes normalmente e obliquamente. Assumimos a resposta dispersiva do tipo Drude-Lorentz para a permissividade diel?trica e permeabilidade magn?tica dos metamateriais. Para ondas incidentes normalmente, observamos que o espectro n?o tem comportamento auto-similar ou simetria espelho e tamb?m possui a aus?ncia de band gaps ?ptico. Tamb?m mostramos o surgimento de band gaps completos e pseudos refletores de Bragg (ou espelhos de Bragg).Na terceira e ?ltima parte, estudamos a propaga??o dos polaritons de plasmon em sistemas formados por multicamadas peri?dicas e quase-peri?dicas organizadas de acordo com a sequ?ncia de Octonacci, a partir da descri??o do comportamento dos seus modos de volume e de superf?cie. Atrav?s de c?lculo anal?tico e num?rico computacional, obtemos inicialmente os espectros de frequ?ncia dos polaritons de plasmon nestas superestruturas. Posteriormente, investigamos como a quase-periodicidade modifica a sua estrutura de bandas em rela??o ao caso peri?dico, induzindo os seus espectros a uma forma auto-similar, caracterizando a sua fractalidade/multifractalidade.