Plasmonische Golfgeleiders en Antennes

Het onderzoeksgebied “plasmonics” heeft de laatste jaren grote aandacht gekregen. Plasmonische devices worden gekarakteriseerd door hun kleine elektrische afmetingen, hetgeen onderzoekers toelaat om de dimensionele mismatch tussen vrij grote photonische devices en kleinere elektronische circuits aan te pakken. Plasmonisch metaal wordt gekarakteriseerd door verliezen, die anders zijn dan bij de hooggeleidende klassieke metalen. Bijgevolg is het bij het ontwerp van plasmonische devices nodig om de bestaande ontwerptools te upgraden zodanig dat de materiaaleigenschappen in rekening kunnen gebracht worden in het optische frequentiebereik. In deze thesis wordt een plasmonische transmissielijnsolver ontwikkeld waarbij de propagatiekarakteristieken van plasmonische  golfgeleiders worden berekend. Meer specifiek, de solver berekent de propagatieconstante, de verliezen, en het modale profile van de propagerende mode(s). De solver werd ontwikkeld gebruik makende van de momentenmethode en werd getest op verscheidene plasmonische transmissielijnen, onder andere de rechthoekige strip, de circelvormige strip, de driehoekige strip, de U-gevormde strip, horizontale gekoppelde en verticaal gekoppelde strips. De verkregen resultaten worden vergeleken met de resultaten van de commerciele tool “CST”. Een zeer goede overeenkomst wordt bereikt. De tweede researchlijn in deze thesis betreft het ontwerp van plasmonische nano-antenneroosters met als basiselement de nano-rod. De roosters worden eerst ontwerpen aan de hand van de ontworpen solver en worden dan geoptimaliseerd met “CST”. Binnen de context van deze thesis worden drie nano-antenneroosters voorgesteld: een vijf-elementenrooster, een elf-elementenrooster, en een zeer innoverend circulair gepolariseerd rooster. Al deze roosters hebben een hoge directiviteit en zijn geschikt voor inter-/intra-chip optische communicatie, waar ze de verlieslatende transmissielijnen vervangen.