Metasuperficies nanoestructuradas para la integración de elementos ópticos en sistemas microfabricados
En esta Tesis exploramos la posibilidad de utilizar la nanoestructuración de superficies como herramienta para la implementación de elementos ópticos integrados en sistemas micromaquinados. Adoptamos como guía metodológica el concepto de metasuperficies, que son formaciones ordenadas o arrays bidim...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2015
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1002/1/1Ogando.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En esta Tesis exploramos la posibilidad de utilizar la nanoestructuración de superficies como herramienta para la implementación de elementos ópticos integrados en sistemas micromaquinados.
Adoptamos como guía metodológica el concepto de metasuperficies, que son formaciones ordenadas o arrays bidimensionales de resonadores electromagnéticos con periodicidad menor que la longitud de onda de operación. Al propagarse a través de un material natural, o de un metamaterial artificial tridimensional, las propiedades de la luz evolucionan de manera gradual, acumulativa. Por el contrario, en las meta superficies el cambio se produce de manera abrupta, en distancias mucho menores que la longitud de onda. Orientamos nuestro trabajo a la solución de dos problemas concretos: la optimización de la absorción de radiación infrarroja en la superficie de un bolómetro micromaquinado y la fabricación de lentes en trasmisión que, operando eficientemente en el rango visible, sean integrables sobre la membrana de un
microsistema.
Resolvimos el problema de la absorción implementando una multicapa metal-dielectricometal y estudiamos sus propiedades mediante microscopa FTIR (Fourier Transform Infra-Red spectroscopy). Exploramos la sensibilidad de la respuesta a cambios en los parámetros
geométricos de los resonadores individuales y del ordenamiento colectivo. Por ultimo, definimos criterios para el diseño de absorbers ecientes aptos para su integración en los bolometros micromaquinados desarrollados en nuestro laboratorio.
Solucionamos el problema de la integración de lentes introduciendo las metasuperficies de Huygens-Kerker, una nueva clase de sistema basado en resonadores dieléctricos. Mostramos que es posible producir por diseño corrimientos de fase de magnitud arbitraria, manteniendo a su vez intensidades teóricas de transmisión unitarias. Estudiamos la respuesta de estos sistemas empleando herramientas analíticas, numéricas y experimentales. Explorando la dependencia de la transmitancia de arrays homogéneos con los parámetros geométricos,
demostramos una supresión de la re reflectancia del 70 %. Mostrando las propiedades focalizadoras de metasuperficies inhomogéneas, probamos indirectamente el control por diseño en el corrimiento de fase.
Finalmente, desarrollamos un marco teórico abstracto basado en bloques funcionales que permite integrar y explicar todas las clases de metasuperficies estudiadas, como as también diseñar las futuras implementaciones con una visión mas global. |
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