Samenvatting
Transformatieoptica biedt een nieuwe kijk op de interactie tussen licht en materie. Deze recent ontwikkelde theorie is gebaseerd op de analogie tussen de macroscopische maxwellvergelijkingen in complexe diëlektrica en de maxwellvergelijkingen in de lege ruimte op de achtergrond van een willekeurige metriek. De implementatie van deze diëlektrica vereist het gebruik van metamaterialen. In dit werk wenden we de technieken van transformatieoptica aan om twee nieuwe optische componenten te ontwerpen.Eerst passen we transformatieoptica toe op de implementatie van optische caviteiten. Traditionele caviteiten zijn steeds beperkt in grootte door het golfkarakter van het licht. Dit fenomeen maakt het onmogelijk om licht op te slaan in een volume met een karakteristieke lengte die kleiner is dan de golflengte van het licht. Met behulp van transformatieoptica ontwerpen we vier optische caviteiten. De eerste twee - de gekende onzichtbaarheidsmantel en een hyperbolische transformatie - hebben geen subgolflengte oplossingen. Het derde ontwerp vertoont een continuüm aan subgolflengte modes, maar is jammer genoeg heel gevoelig aan materiaalperturbaties. In het laatste ontwerp elimineren we deze gevoeligheid terwijl enkele subgolflengte modes bewaard blijven. Deze laatste twee caviteiten, deels gemaakt uit linkshandige materialen, hebben diep subgolflengte modes.
Een tweede component die we bestuderen is een frequentietuner. Momenteel is het vrij moeilijk om nauwkeurig de frequentie van elektromagnetisch golven te veranderen. Bovendien worden er in dit proces vaak ongewenste zijbanden gegenereerd. We passen daarom het mechanisme toe van de grootste frequentieshifter die bestaat: het universum. Licht dat propageert doorheen het heelal heeft geen constante frequentie, vermits het onderworpen is aan zogenaamde gravitationele en kosmologische roodverschuivingen. We berekenen de materiaalparameters die nodig zijn om deze roodverschuivingen te implementeren met behulp van diëlektrica en naar analogie van de kosmologische redshift stellen we een component voor waarmee het mogelijk is om de frequentie te veranderen. We bewijzen dat deze component, dewelke gebruik maakt van een tijdsvariërende brekingsindex, een perfecte frequentieshifter kan zijn.
| Datum prijs | 3 jul 2009 |
|---|---|
| Originele taal | English |
| Begeleider | Irina Veretennicoff (Promotor), Philippe Tassin (Co-promotor), Ronald Van Loon (Jury), Ben Craps (Jury), Jan Danckaert (Jury), Yves Rolain (Jury) & Philippe Tassin (Jury) |