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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/16616 |
| Date | 03 March 2012 |
| Creators | Ara?jo, Carlos Alexandre Amaral |
| Contributors | CPF:63518163434, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4728584D2, Albuquerque, Eudenilson Lins de, CPF:05011124487, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783172H5, Fulco, Umberto Laino, CPF:67196675487, http://lattes.cnpq.br/9579151361576173, Mauriz, Paulo Wilson, CPF:01080622870, http://lattes.cnpq.br/7636664451155498, Medeiros, F?bio Ferreira de, CPF:02772126420, http://lattes.cnpq.br/7268744971022470, Vasconcelos, Manoel Silva de |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em F?sica, UFRN, BR, F?sica da Mat?ria Condensada; Astrof?sica e Cosmologia; F?sica da Ionosfera |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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