Aplicação do método dos momentos para análise de um nanocircuito óptico plasmônico linear alimentado por uma sonda de abertura
In this work presents a simple and efficient method of study of a linear plasmonic optical nanocircuit fed by an aperture probe. The circuit is composed by a receiver and an emitter dipole connected by a two-wire optical transmission line. The system considered was investigated in the transmission m...
| Autor principal: | SOUZA, Janilson Leão de |
|---|---|
| Grau: | Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação |
| Publicado em: |
2018
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/487 |
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The system considered was investigated in the transmission mode, where the coupling model between the aperture probe and the receiving antenna is modeled as an equivalent voltage source and as a focused Gaussian beam radiated from the aperture. The mathematical model that were utilized was the Drude-Lorentz model to represent the physical characteristics of the metal constituting the circuit and the method of moments to solve the electric field integral equation, with linear current approximation, sinusoidal basis functions and finite surface impedance. For each nanocircuits, studies were made. When the circuit were fed by a voltage source, analyzes were made utilizing near-infrared and lower optical frequencies (100-400THz). At first, we only discussed about the isolated nanodipolo transmission, where we investigated their properties and radiation absorption. Next we analyzed the impedance matching of the nanocircuit utilizing classic antenna theory to optimize the energy transfer, the results presented a variation of the induced current, planar near field distributions and reflection coefficient for different geometric parameters. In both analyzes, some results were calculated by the software Comsol. As for the case of the circuit fed by a Gaussian beam, we made a study of the impedance matching and excitation thereof to a fixed frequency with the same previous circuit calculation, differing only that the majority of results from the study shows a different geometric parameters. In both circuits, during the tests showed some conclusions about the conditions that can leads to an improvement of the impedance matching, beyond that, using the Gaussian beam excitation we made a discussion about some conditions that could allow obtaining an efficient electromagnetic coupling between the Gaussian beam, and the receiving dipole. No presente trabalho é apresentado um método simples e eficiente para o estudo de um nanocircuito óptico plasmônico linear alimentado por uma sonda de abertura. O circuito é composto por um dipolo recepção e um de emissão, conectados a uma linha de transmissão óptica de dois fios. O sistema considerado é investigado no modo de transmissão, onde o modelo de acoplamento entre a sonda de abertura e a antena de recepção é modelado como uma fonte de tensão equivalente e como um feixe Gaussiano focalizado radiado a partir da abertura. Na modelagem matemática, é utilizado o modelo de Lorentz-Drude para representar as características físicas do metal que constitui o circuito e o método dos momentos para solução numérica da equação integral do campo elétrico, com aproximação linear da corrente, funções base senoidal e impedância superficial finita. Para cada um dos nanocircuitos foi realizado alguns estudos. Para o caso do circuito alimentado por uma fonte de tensão, as análises são realizadas próximo ao infravermelho e abaixo de frequências ópticas (100-400THz). Onde inicialmente é discutido apenas o nanodipolo de transmissão isolado, onde são investigadas suas propriedades de radiação e absorção. Em seguida é analisado o casamento de impedância do nanocircuito utilizando a teoria clássica de antenas para otimizar a transferência de energia no mesmo, onde é apresentado resultados da variação da corrente induzida, distribuição planar do campo próximo e o coeficiente de reflexão para diferentes parâmetros geométricos. Em ambas as análises, alguns resultados são calculados pelo software Comsol. Já para o caso do circuito alimentado por um feixe Gaussiano, é realizado um estudo do casamento de impedância e da excitação do mesmo, para uma frequência fixa, com os mesmos cálculos do circuito anterior, diferenciando apenas que a maioria dos resultados obtidos neste é para diferentes parâmetros geométricos. Para ambos os circuitos, durante os resultados são apresentadas algumas conclusões sobre as condições em que temos melhor casamento de impedância, além disso, para a excitação com feixe Gaussiano são discutidas algumas condições que permitam a obtenção de um acoplamento eletromagnético eficiente entre o feixe Gaussiano e o dipolo de recepção. 2018-05-18T16:55:02Z 2018-05-18T16:55:02Z 2013-08-22 Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação SOUZA, Janilson Leão de. Aplicação do método dos momentos para análise de um nanocircuito óptico plasmônico linear alimentado por uma sonda de abertura. Orientador: Karlo Queiroz da Costa. 2013. 167 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Campus Universitário de Tucuruí, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2013. Disponível em: http://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/487. Acesso em:. http://bdm.ufpa.br/jspui/handle/prefix/487 Acesso Aberto 1 CD-ROM |
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Biblioteca Digital de Monografias - UFPA |
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In this work presents a simple and efficient method of study of a linear plasmonic optical nanocircuit fed by an aperture probe. The circuit is composed by a receiver and an emitter dipole connected by a two-wire optical transmission line. The system considered was investigated in the transmission mode, where the coupling model between the aperture probe and the receiving antenna is modeled as an equivalent voltage source and as a focused Gaussian beam radiated from the aperture. The mathematical model that were utilized was the Drude-Lorentz model to represent the physical characteristics of the metal constituting the circuit and the method of moments to solve the electric field integral equation, with linear current approximation, sinusoidal basis functions and finite surface impedance. For each nanocircuits, studies were made. When the circuit were fed by a voltage source, analyzes were made utilizing near-infrared and lower optical frequencies (100-400THz). At first, we only discussed about the isolated nanodipolo transmission, where we investigated their properties and radiation absorption. Next we analyzed the impedance matching of the nanocircuit utilizing classic antenna theory to optimize the energy transfer, the results presented a variation of the induced current, planar near field distributions and reflection coefficient for different geometric parameters. In both analyzes, some results were calculated by the software Comsol. As for the case of the circuit fed by a Gaussian beam, we made a study of the impedance matching and excitation thereof to a fixed frequency with the same previous circuit calculation, differing only that the majority of results from the study shows a different geometric parameters. In both circuits, during the tests showed some conclusions about the conditions that can leads to an improvement of the impedance matching, beyond that, using the Gaussian beam excitation we made a discussion about some conditions that could allow obtaining an efficient electromagnetic coupling between the Gaussian beam, and the receiving dipole. |
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