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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41275
Tipo: Dissertação
Título: Efeitos térmicos em dispositivos baseados em cristais fotônicos dielétricos
Título(s) alternativo(s): Thermal effects in devices based on dielectric photonic crystals
Autor(es): Santos, Kézia Barreto
Primeiro Orientador: Rodríguez-Esquerre, Vitaly Félix
metadata.dc.contributor.referee1: Rodríguez-Esquerre, Vitaly Félix
metadata.dc.contributor.referee2: Barros, Ana Júlia Fernandes de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee3: Sisnando, Anderson Dourado
Resumo: Os metamateriais são gerados artificialmente a partir dos materiais naturais criando estruturas sintéticas que apresentam propriedades distintas, que quando combinadas formam propriedades eletromagnéticas específicas reagindo com frequências ressonantes configuráveis dentro do espectro desejado. Neste trabalho, foi estudado o efeito causado pela variação da temperatura na transmissividade, observando a influência do índice de refração, as frequências ressonantes e os comprimentos de onda em estruturas fotônicas compostas por metamateriais, como cristais fotônicos. Foram analisados os efeitos térmicos na transmissão de cavidades ressonantes em um cristal fotônico unidimensional em três casos distintos, compostos por camadas alternadas de Arsento de Gálio (GaAs), Silício (Si), Bismuto-Germânio-Oxigênio (BGO) cada um combinado com Sílica (SiO2), todos com defeitos de SiO2, considerando os coeficientes termo-ópticos e os coeficientes de expansão térmica dos metamateriais. Também foram investigados os efeitos termo-ópticos na Estrutura da Banda Fotônica (PBS, em inglês) de um cristal fotônico bidimensional de rede quadrada, em três situações com elementos compostos por cilindros de BGO, GaAs e Si, todos embutidos no ar. Verificou-se que, o índice de refração é dependente da variação da temperatura, e os comprimentos de ondas ressonantes foram alterados, uma vez que, os efeitos termo-ópticos afetaram as estruturas fotônicas unidimensionais, obtendo uma eficiência da transmissividade superior a 85%. Os resultados revelaram que com o aumento da temperatura houve uma redução das frequências das bandas de operação e um alargamento da Banda Fotônica Proibida (PBG, em inglês) em todos os casos estudados para os cristais fotônicos bidimensionais.
Abstract: Metamaterials are artificially generated from natural materials, creating synthetic structures that have distinct properties, which when combined form specific electromagnetic properties reacting with configurable resonant frequencies within the desired spectrum. In this work, the effect caused by temperature variation on transmissivity was studied, observing the influence of the refractive index, resonant frequencies and wavelengths in photonic structures composed of metamaterials, such as photonic crystals. The thermal effects on the transmission of resonant cavities in a one-dimensional photonic crystal were analyzed in three different cases, composed of alternating layers of Gallium Arsite (GaAs), Silicon (Si), Bismuth-Germanium-Oxygen (BGO) each combined with Silica (SiO2), all with SiO2 defects, considering the thermo optical coefficients and thermal expansion coefficients of the metamaterials. The thermo-optical effects on the Photonic Band Structure (PBS) of a two-dimensional photonic crystal with a square lattice were also investigated, in three situations with elements composed of cylinders of BGO, GaAs and Si, all embedded in air. It was found that the refractive index is dependent on temperature variation, and the resonant wavelengths were changed, since thermo-optical effects affected one-dimensional photonic structures, obtaining a transmittance efficiency greater than 85%. The results revealed that with the increase in temperature there was a reduction in the frequencies of the operating bands and a broadening of the prohibited photonic band in all cases studied for two-dimensional photonic crystals.
Palavras-chave: Banda fotônica proibida
Cristais fotônicos
Metamateriais
Temperatura
Transmissividade
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) 
Citação: SANTOS, Kézia Barreto. Efeitos térmicos em dispositivos baseados em cristais fotônicos dielétricos. 2024. 70 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Elétrica, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41275
Data do documento: 11-Dez-2024
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