In this thesis, we had studied the transmissivity of electromagnetic waves in onedimensional photonic structures composed by metamaterials in many ways. Applying the formalism of transfer matrix, comparing the transmission spectra between two systems: defective photonic superlattices composed of subwavelength slab widths and a simple photonic structures formed by three layers. Through the effective medium theory, with good accuracy, we had shown the equivalence of the above systems in the spectral region in which there are modes of resonant tunneling for both structures. Furthermore, we had derived a general condition which should be satisfied to observe the resonant modes. Our analytical results may be useful from a technological point of view to propitiate, in the design and development of photonic devices, adjustment or selection of resonant frequencies. Finally, we
investigated the electromagnetic wave transmission properties through a multilayer system consisting of alternated layers of air and uniaxially anisotropic metamaterials. The optical axis of each heterostructure coincides with the direction of stacking of the layers. The components of the electric permittivity and magnetic permeability tensors that characterize the metamaterial are modeled by a Drude-type response and split-ring resonator metamaterial response, respectively. Different plasmon frequencies are considered for directions perpendicular and parallel to the optical axis. For oblique incidence, longitudinal plasmon polariton modes are found in the neighborhood of the plasmon frequency along the optical axis. The anisotropy leads to unfolding of nearly dispersionless plasmon-polariton bands either above or below the plasmon frequency. Moreover, it is shown that, even in the presence of loss /absorption, these plasmon polariton modes do survive and, therefore, should be experimentally detected. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nessa tese, estudamos a transmissividade de ondas eletromagnéticas em estruturas fotônicas unidimensionais formadas por metamateriais, sob vários aspectos. Aplicando o formalismo de matriz de transferência, comparamos os espectros de transmissão entre dois sistemas: redes defeituosas com camadas no regime de sub-comprimento de onda e simples estruturas fotônicas formadas por três camadas. Através da teoria do meio efetivo, com boa acurácia, mostramos a equivalência dos
supracitados sistemas na região espectral em que há modos de tunelamento ressonante para ambas estruturas. Além disso, derivamos uma condição geral que deve ser satisfeita para observarmos os modos ressonantes. Nossos resultados analíticos podem ser úteis do ponto de vista tecnológico por propiciarem, na concepção e no desenvolvimento de dispositivos fotônicos, o ajuste ou seleção das frequências de ressonância. Por fim, investigamos as propriedades de transmissão de ondas eletromagnéticas através de sistemas multicamadas consistindo de camadas alternadas de ar e metamateriais uniaxialmente anisotrópicos. O eixo óptico de cada heteroestrutura coincide com a direção de empilhamento das camadas. As componentes dos tensores de permissividade elétrica e permeabilidade magnética que caracterizam os metamateriais são modeladas por respostas do tipo Drude e split-ring resonator, respectivamente. Diferentes frequências de plasmon são consideradas para as direções perpendiculares e paralela ao eixo óptico. Para incidência oblíqua, modos de plasmon polariton longitudinais são encontrados nas vizinhanças da frequência de plasmon ao longo do eixo óptico. A anisotropia leva ao desdobramento de bandas de plasmon polariton quase sem dispersão acima ou abaixo da frequência de plasmon. Além disso, mostramos que mesmo na presença de perdas/absorções, esses modos de plasmon polariton sobrevivem e, portanto, devem ser detectados
experimentalmente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1679 |
| Date | 19 August 2016 |
| Creators | Costa, Alex Emanuel Barros |
| Contributors | Cavalcanti, Solange Bessa, http://lattes.cnpq.br/7913960396087440, Salazar, Jorge Ricardo Mejía, http://lattes.cnpq.br/8482888848002303, Oliveira, Luiz Eduardo Moreira Carvalho de, http://lattes.cnpq.br/2904885523557221, Silva, Askery Alexandre Canabarro Barbosa da, http://lattes.cnpq.br/5474659190408835, Barros Filho, Djalma de Albuquerque, http://lattes.cnpq.br/9259521036882745, Brandão Filho, Paulo César Aguiar, http://lattes.cnpq.br/5646717030559668 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Unknown |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1679/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1679/1/Propriedades+espectrais+de+super-redes+fot%C3%B4nicas+formadas+por+metamateriais.pdf |
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